JP3503384B2 - Earth shape measurement device - Google Patents

Earth shape measurement device

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JP3503384B2
JP3503384B2 JP00487197A JP487197A JP3503384B2 JP 3503384 B2 JP3503384 B2 JP 3503384B2 JP 00487197 A JP00487197 A JP 00487197A JP 487197 A JP487197 A JP 487197A JP 3503384 B2 JP3503384 B2 JP 3503384B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は通常回転楕円体に
近似される地球や月や惑星表面の形状を実測して、単一
の座標系上の座標位置として数値化することにより地球
や月や惑星の長径、短径や偏平度合い、大陸間の距離及
び地球表面の起伏、建造物や道路等の位置等の形状を定
量化し、表面全体の地形情報を生成する地球形状計測装
置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention actually measures the shape of the surface of the earth or moon or planets, which is approximated to a spheroid, and digitizes it as a coordinate position on a single coordinate system. The present invention relates to an earth shape measuring device that quantifies shapes such as major axis, minor axis and degree of flatness of planets, distance between continents and undulations of the earth's surface, positions of buildings and roads, etc., and generates topographic information of the entire surface. .

【0002】[0002]

【従来の技術】図15は従来の地球形状計測方法を説明
するための図であり、図において12は地球、13は回
転楕円体、45aは第1の北極付近の点A1、45bは
第2の北極付近の点A2、46aは第1の赤道付近の点
B1、46bは第2の赤道付近の点B2、47aは第1
の2地点間の距離L1、47bは第2の2地点間の距離
L2、48aは第1の地球中心と2地点の成す角度θ
1、48bは第2の地球中心と2地点の成す角度θ2で
あり、L1はA1−A2間の距離、L2はB1−B2間
の距離、θ1は地球中心とA1,A2の成す角、θ2は
地球中心とB1,B2の成す角である。初期の地球形状
測定においては地球12を回転楕円体13と同一と見な
して、子午線の長さを赤道から北極まで、例えば緯度一
度ごとに測ることにより地球形状を測定していた。緯度
はその地点での鉛直線と赤道面とのなす角なので、図に
おいてθ1=θ2となる時にL1がL2よりも小さけれ
ば赤道付近の方が曲率半径が小さいことがわかる。地球
表面の一地点の緯度を知るには、その地点の天頂と赤道
との間の角度を測る。赤道の方向を測るのは難しいの
で、赤緯が既知の恒星が子午線を通過するときにその星
と天頂との間の角度、すなわち天頂距離を測定する。経
度を知るには地球12が自転していることを利用して、
まず経度ゼロの地点を定め、ある星がその地点での子午
線を通過する時刻を測り、次にその同じ星が測定地点で
子午線を通過する時刻を知ることにより両者の差から経
度を求める。なお実際には地球12は回転楕円体13の
上に表面の大小規模の起伏が加わった形状をしており、
各国で地形図を作成する場合には、回転楕円体13の寸
法値を仮定して準拠楕円体と称して地球形状の基本とし
ている。
2. Description of the Related Art FIG. 15 is a diagram for explaining a conventional earth shape measuring method. In the figure, 12 is the earth, 13 is a spheroid, 45a is a point A1 near the first north pole, and 45b is a second point. Points A2 and 46a near the North Pole of B are points B1 near the first equator, points B2 and 46b near the second equator are points B2 and 47a are the first points.
The distance L1, 47b between the two points is the distance L2, 48a between the second two points, and the angle θ between the first earth center and the two points is θ.
Reference numerals 1 and 48b are angles θ2 formed between the second earth center and two points, L1 is a distance between A1 and A2, L2 is a distance between B1 and B2, θ1 is an angle between the earth center and A1 and A2, and θ2 Is the angle between the center of the earth and B1 and B2. In the early earth shape measurement, the earth 12 was regarded as the same as the spheroid 13, and the earth shape was measured by measuring the length of the meridian from the equator to the North Pole, for example, at every latitude. Since the latitude is the angle formed by the vertical line and the equatorial plane at that point, it can be seen that if L1 is smaller than L2 when θ1 = θ2 in the figure, the radius of curvature is smaller near the equator. To find the latitude of a point on the surface of the earth, measure the angle between the zenith and the equator at that point. Since it is difficult to measure the direction of the equator, the angle between the star and the zenith, that is, the zenith distance, is measured when a star with a known declination passes through the meridian. To know the longitude, use the fact that the Earth 12 rotates.
First, a point with zero longitude is set, the time when a star passes the meridian at that point is measured, and then the longitude is obtained from the difference between the two by knowing the time when the same star passes the meridian at the measurement point. Actually, the earth 12 has a shape in which large and small undulations of the surface are added on the spheroid 13,
When creating a topographic map in each country, the dimensional value of the spheroid 13 is assumed, and it is referred to as a reference ellipsoid, which is the basis of the earth shape.

【0003】図16は従来の地球形状計測装置のひとつ
である衛星三角測量装置を示す図であり、図において1
2は地球、34は測地衛星、35aは第1の基準点、3
5bは第2の基準点、36はカメラ、37は測地点であ
る。
FIG. 16 is a diagram showing a satellite triangulation device which is one of conventional earth shape measuring devices.
2 is the earth, 34 is a geodetic satellite, 35a is the first reference point, 3
5b is a second reference point, 36 is a camera, and 37 is a measurement point.

【0004】次に原理について図17を用いて説明す
る。図17は衛星三角測量の原理図であり、図において
12は地球、34は測地衛星、38は測地衛星の軌道、
39は距離が既知の直線、40は距離が未知の直線、4
1は時刻t1における測地衛星の位置s1、42は時刻
t2における測地衛星の位置s2、35aは第1の基準
点A、35bは第2の基準点B、37は測定点Xであ
る。測地衛星34は暗いながらも太陽光を反射している
のでカメラで測地衛星34を捕らえることができる。図
示していないタイミング装置によって、背景の星の位置
と比較して観測時刻における測地衛星34の赤経と赤緯
とを決めることができる。位置座標が既知の2地点即ち
第1の基準点A35aと第2の基準点B35bから測地
点X37の位置を決める場合、図において測地衛星34
がS1の位置において、第1の基準点A35a、第2の
基準点B35b、測定点X37で同時観測をすることに
より、AS1、BS1、XS1の方向が決まる。ABの
長さは既知であるから、3角形ABS1が決まる。次に
測地衛星34がS2の位置において、再度同時観測をす
れば、測地点X37の位置はXS1とXS2の交点とし
て幾何学的に決まるので測地点X37の位置座標がわか
る。この原理を繰り返し実施することにより地球表面各
地の相対位置を計測することにより地球形状を計測す
る。
Next, the principle will be described with reference to FIG. FIG. 17 is a principle diagram of satellite triangulation, in which 12 is the earth, 34 is a geodetic satellite, 38 is the orbit of the geodetic satellite,
39 is a straight line with a known distance, 40 is a straight line with an unknown distance, 4
1 is the position s1 of the geodetic satellite at time t1, 42 is the position s2 of the geodetic satellite at time t2, 35a is the first reference point A, 35b is the second reference point B, and 37 is the measurement point X. Since the geodetic satellite 34 reflects sunlight even though it is dark, the geodetic satellite 34 can be captured by a camera. A timing device (not shown) can determine the RA and declination of the geodetic satellite 34 at the observation time by comparing with the position of the background star. When determining the position of the measuring point X37 from two points whose position coordinates are known, that is, the first reference point A35a and the second reference point B35b, in the figure, the geodetic satellite 34
At the position of S1, the directions of AS1, BS1, and XS1 are determined by simultaneously observing at the first reference point A35a, the second reference point B35b, and the measurement point X37. Since the length of AB is known, the triangle ABS1 is determined. Next, when the geodetic satellite 34 simultaneously observes again at the position S2, the position of the measuring point X37 is geometrically determined as the intersection of XS1 and XS2, and therefore the position coordinate of the measuring point X37 is known. By repeating this principle, the relative shape of each part of the surface of the earth is measured to measure the shape of the earth.

【0005】図18は従来の別の地球形状計測装置のひ
とつである空中三角測量装置を示す図である。図におい
て43は航空機、36はカメラ、31は対空標識、44
はカメラの視野範囲、12は地球である。図において航
空機43に搭載したカメラ36で地表の空中写真を撮影
し、異なる位置から撮像した同一地域の複数の空中写真
の重複部分を立体視することにより標高計算をする。標
高計算においては写真の視野範囲内の相対的な高度差が
わかるだけなので、予め地上に位置座標既知の対空標識
31を設置し、空中写真を撮像するカメラの視野範囲4
4にこの対空標識31を撮影しておき、標高計算の基準
として使用する。
FIG. 18 is a view showing an aerial triangulation device which is one of other conventional earth shape measuring devices. In the figure, 43 is an aircraft, 36 is a camera, 31 is an anti-aircraft sign, 44
Is the field of view of the camera, and 12 is the earth. In the figure, an aerial photograph of the surface of the earth is taken by the camera 36 mounted on the aircraft 43, and the altitude is calculated by stereoscopically viewing an overlapping portion of a plurality of aerial photographs of the same area taken from different positions. Since only the relative height difference within the field of view of the photograph is known in the elevation calculation, the field of view 4 of the camera for installing the aerial photograph by installing the anti-aircraft sign 31 whose position coordinate is known on the ground in advance.
This anti-aircraft sign 31 is photographed in 4 and used as a reference for altitude calculation.

【0006】図19は従来の別の地球形状計測装置のひ
とつを示す図である。図において6は観測衛星、9は高
度計、12は地球である。図において観測衛星6に搭載
した高度計9で地上と観測衛星6の間の距離を測定す
る。上記高度計9としては地上に向かってレーザ光を発
信し、反射波を受信するまでの時間を測定するレーザレ
ーダが知られている。観測衛星6の軌道は解析的に把握
できるので地球表面の位置と標高が測定可能となる。
FIG. 19 is a diagram showing one of other conventional earth shape measuring devices. In the figure, 6 is an observation satellite, 9 is an altimeter, and 12 is the earth. In the figure, the altimeter 9 mounted on the observation satellite 6 measures the distance between the ground and the observation satellite 6. As the altimeter 9, there is known a laser radar that emits a laser beam toward the ground and measures the time until the reflected wave is received. Since the orbit of the observation satellite 6 can be analytically grasped, the position and altitude of the earth surface can be measured.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】扁平楕円形状が西洋梨
状に変形したような地球表面形状を定量的に把握するこ
とは地球物理の多くの現象解明に役立つ重要なテーマで
あり、また測地学においても地球表面形状を単一の座標
系上できめ細かく測定することが課題となっていた。こ
れに対して従来の地球形状計測装置では地上で測定機を
用いて計測する場合には測定機を設置した地点の位置は
高精度で測定可能であるが、それ以外の場所は計測でき
ないため、地球表面の起伏を3次元情報として定量化で
きなかった。また測定点数を増やすに応じて設備や機器
の必要数量が増加するため、地球表面全域のデータを取
得するには膨大なコストと労力がかかるという課題があ
った。また測定機設置場所確保が難しいため地球表面を
網羅するデータ量を取得するのは困難であった。また極
地域や未開地域等では計測設備が導入できないため計測
できない領域が残るという課題があった。
[Problems to be Solved by the Invention] Quantitative understanding of the earth's surface shape, such as a flat elliptical shape transformed into a pear shape, is an important theme that helps clarify many phenomena in geophysics, and geodesy. In the same way, it was a problem to measure the surface shape of the earth in a single coordinate system. On the other hand, in the conventional earth shape measuring device, when measuring with a measuring machine on the ground, the position of the point where the measuring machine is installed can be measured with high accuracy, but other places cannot be measured, The undulations of the earth's surface could not be quantified as three-dimensional information. Further, as the number of measurement points increases, the required number of facilities and equipment increases, so there is a problem that enormous cost and labor are required to acquire data on the entire surface of the earth. In addition, it was difficult to acquire the amount of data covering the earth's surface because it was difficult to secure the location of the measuring equipment. In addition, there is a problem that there are some areas that cannot be measured because measurement equipment cannot be installed in polar areas and undeveloped areas.

【0008】また地上の相対距離既知の2点間距離基準
として他の1点の位置を計測する従来の三角測量では海
洋を挟むほど長距離の測定はできないため、異なる大陸
同士の2点間距離や大陸と島国間の2点間距離が測定で
きず大陸間や島国の相対位置が決定できないという課題
があった。
Further, conventional triangulation, which measures the position of another point as a distance reference between two known points on the ground, cannot measure a long distance enough to sandwich the ocean, so that the distance between two continents is different. There was a problem that the distance between two points between the continent and the island country could not be measured, and the relative position between the continent and the island country could not be determined.

【0009】また鉛直方向を基準とする測定方法では、
鉱床の存在等に起因する重力の偏りのために鉛直方向自
体が場所に依存して異方性をもつので安定した基準にな
らないという課題があった。
Further, in the measuring method based on the vertical direction,
There was a problem that the vertical direction itself had anisotropy depending on the location due to the bias of gravity caused by the presence of deposits, etc., so it could not be a stable reference.

【0010】また観測衛星や航空機から空中三角測量す
る際に、撮像機の視線方向の絶対角度が測定できず、角
度変化は測定できるが基準座標系における角度が決定で
きないため、地球形状の絶対値測量ができないという課
題があった。
Further, when performing aerial triangulation from an observation satellite or an aircraft, the absolute angle of the line-of-sight direction of the image pickup device cannot be measured, and the angle change can be measured, but the angle in the reference coordinate system cannot be determined. There was a problem that surveying was not possible.

【0011】また空中三角測量のように互いに異なる位
置から撮像された画像データの視差を利用した立体視に
より標高を解析する手段では、1画面内の相対的な標高
差のみを計算するため、当該画面内に位置と標高が既知
の対空標識がないと、絶対座標がわからないという課題
があった。
Further, in the means for analyzing the elevation by stereoscopic vision utilizing the parallax of the image data taken from different positions such as aerial triangulation, only the relative elevation difference within one screen is calculated. There is a problem that the absolute coordinates cannot be known unless there is an anti-aircraft sign whose position and altitude are known on the screen.

【0012】また高度計による計測の場合、照射するビ
ームが広い場合は地表の平均的高度は計測可能だが小規
模な起伏に対応した高分解能測定はできず、逆に照射す
るビームを狭く絞ると地球表面全域のデータを取得する
ための軌道間隔が狭まり過ぎるため、適正軌道を飛行す
る衛星の実現が難しくなり、かつ衛星の寿命範囲内に地
球表面全域を網羅するのが困難なため、高精度で地表観
測を実施することができないという課題があった。
Further, in the case of altimeter measurement, if the irradiation beam is wide, the average altitude of the ground surface can be measured, but high-resolution measurement corresponding to small undulations cannot be performed. Since the orbit interval for acquiring data of the entire surface is too narrow, it is difficult to realize a satellite that flies in a proper orbit, and it is difficult to cover the entire surface of the earth within the life span of the satellite. There was a problem that surface observation could not be carried out.

【0013】また地球自転を時刻決定の基準として経度
を測定すると地球自転軸の運動に伴う自転速度の変動に
より時刻絶対精度が不十分になるという課題があった。
また衛星は秒速数kmで飛翔するため時刻精度が悪いと
位置精度が高くできないという課題があった。
Further, when the longitude is measured with the earth rotation as a reference for determining the time, there is a problem that the absolute time accuracy becomes insufficient due to the fluctuation of the rotation speed due to the movement of the earth rotation axis.
In addition, since the satellite flies at a speed of several kilometers per second, if the time accuracy is poor, the position accuracy cannot be increased.

【0014】また地球の楕円形状を定式化した楕円体が
複数提案されており、各国で採用している楕円体が異な
り、長半径で1kmに及ぶ相違があるので、地図の相対
位置合わせをしたくても、単一座標系で位置合わせする
基準が得られないという課題があった。
Further, a plurality of ellipsoids formalizing the ellipsoidal shape of the earth have been proposed. Since the ellipsoids adopted in each country are different and there is a difference of 1 km in the major radius, relative positioning of maps is performed. However, there was a problem that the standard for aligning in a single coordinate system could not be obtained even if it was wanted.

【0015】また地球表面全域に亘りデータ取得するの
は膨大な時間と労力を要するため実現が難しく、更に過
去のデータと比較可能な状態でデータ保管する装置がな
いため、データを複数回取得して統計処理をしたり地球
規模の経年変化現象を捉えることが難しいという課題が
あった。また測定技術の進歩に伴いデータを更新する場
合、その都度膨大なデータを取得し直す必要があり実現
性に難点があった。
Further, it is difficult to realize data acquisition over the entire surface of the earth because it requires a huge amount of time and labor, and since there is no device for storing the data in a state that can be compared with the past data, the data is acquired multiple times. However, there was a problem that it was difficult to perform statistical processing and to grasp the global aging phenomenon. Also, when data is updated with the progress of measurement technology, enormous amount of data needs to be reacquired each time, and there is a difficulty in feasibility.

【0016】また航空機や衛星からの測定による場合、
航空機や衛星の揺れや姿勢変動があっても関連情報が残
っていないので後で補正処理する手段がないという課題
があった。特にラインセンサを用いて画像を取得する場
合、全ての撮像タイミングにおける衛星の位置や姿勢情
報がわからないので、撮像中に衛星の姿勢変動が起こる
と画像の幾何歪が補正不能となり解消不能の誤差要因に
なるという課題があった。
Further, in the case of measurement from an aircraft or satellite,
There is a problem that there is no means for performing a correction process later because no related information remains even if there is sway or attitude change of an aircraft or satellite. Especially when an image is acquired using a line sensor, the position and attitude information of the satellite is not known at all imaging timings, so if the attitude of the satellite fluctuates during imaging, the geometric distortion of the image cannot be corrected and the error factor cannot be resolved. There was a problem of becoming.

【0017】また熱帯から亜熱帯地方にかけての赤道付
近や、北極と南極付近の極地方は地球形状を把握する上
で重要な地域であるが、従来衛星画像データを立体視す
る装置では光学センサを用いていたため、雲に覆われた
地域や太陽光反射の少ない高緯度から極地方にかけては
実用に耐えるデータを取得できないという課題があっ
た。
The equator from the tropics to the subtropics and the polar regions near the North Pole and the South Pole are important regions for grasping the shape of the earth. Conventionally, an optical sensor is used in a device for stereoscopically viewing satellite image data. Therefore, there was a problem that it was not possible to obtain practical data in regions covered by clouds or from high latitude where there is little sunlight reflection to the polar regions.

【0018】また立体視する上で特徴点の見つけにくい
海洋や砂漠地域の高度データを取得できないという課題
があった。
In addition, there is a problem in that it is impossible to obtain altitude data of the ocean or desert area where it is difficult to find a characteristic point in stereoscopic viewing.

【0019】また画像データの視差で標高絶対値を算出
するには、搭載する衛星や航空機の揺れや位置測定誤差
及び視線方向の角度誤差の影響が大きいため、算出結果
の誤差が大きすぎて実用に耐えないという課題があっ
た。
Further, in calculating the absolute value of the altitude by the parallax of the image data, the influence of the shaking of the mounted satellite or aircraft, the position measurement error, and the angle error of the line-of-sight direction is large, and the error of the calculation result is too large for practical use. There was a problem that I could not stand.

【0020】そのため地球形状を単一座標系上で地球表
面全域に亘り3次元情報として定量化でき、かつ膨大な
計測データを効果的に収集、維持、管理可能な地球形状
計測装置が待望されていた。
Therefore, there is a demand for an earth shape measuring device capable of quantifying the earth shape as three-dimensional information over the entire surface of the earth on a single coordinate system and effectively collecting, maintaining, and managing enormous measurement data. It was

【0021】この発明は上記のような課題を改善するた
めになされたものであり、宇宙から見た地球表面画像デ
ータを利用することにより地球表面全域を3次元情報と
して定量化できる地球形状計測装置を提供する。
The present invention has been made to solve the above problems, and an earth shape measuring apparatus capable of quantifying the entire earth surface as three-dimensional information by utilizing earth surface image data viewed from space. I will provide a.

【0022】また単一座標系上で各国地図を数十m程度
の精度で整合した地形図を生成可能な地球形状計測装置
を提供する。
Further, there is provided an earth shape measuring apparatus capable of generating a topographic map in which each country's map is aligned with accuracy of about several tens of meters on a single coordinate system.

【0023】また観測衛星及び撮像機の視線方向の基準
座標系に対する絶対角度を測定可能とし、地球形状の絶
対値測量が可能な地球形状計測装置を提供する。
Further, there is provided an earth shape measuring device capable of measuring the absolute angle of the line of sight of the observation satellite and the image pickup device with respect to the reference coordinate system and capable of measuring the absolute value of the earth shape.

【0024】また地上に設備がなくても宇宙から見た画
像データだけで計測可能なので人間活動の及ばない地域
のデータもくまなく計測可能である。
Further, even if there is no equipment on the ground, it is possible to measure only the image data seen from space, so that it is possible to measure data in all areas where human activity does not reach.

【0025】また一式の装置を構築すればその他の地上
設備が必要なく、しかも処理を大部分自動化できるので
膨大なデータを処理可能な地球形状計測装置を提供す
る。
Further, by constructing a set of equipment, no other ground equipment is required, and most of the processing can be automated, so that an earth shape measuring apparatus capable of processing enormous data is provided.

【0026】また航法衛星を運用している単一の座標系
により地球表面位置座標を計測できる地球形状計測装置
を提供する。
Further, there is provided an earth shape measuring device capable of measuring earth surface position coordinates by a single coordinate system operating a navigation satellite.

【0027】また周波数安定度の高く相互調整された原
子時計を用いて時刻管理するので時間と場所によらず共
通の時刻基準で計測可能な地球形状計測装置を提供す
る。
Further, since the time is managed by using the atomic clocks having high frequency stability and mutually adjusted, the earth shape measuring device capable of measuring with a common time reference regardless of time and place is provided.

【0028】また幾何学的特徴のみを用いて標高を解析
するので局地的な重力偏差の影響を受けない地球形状計
測装置を提供する。
Further, since the altitude is analyzed only by using the geometrical features, the earth shape measuring apparatus which is not affected by the local gravity deviation is provided.

【0029】また位置座標既知の2点からの三角測量の
原理で地表を測定するので地表面の絶対座標を測定可能
な地球形状計測装置を提供する。
Further, since the ground surface is measured by the principle of triangulation from two points whose position coordinates are known, an earth shape measuring apparatus capable of measuring the absolute coordinates of the ground surface is provided.

【0030】また画像データ、撮像位置、角度の情報を
データベース化することにより異なる撮像機で取得した
データを地球形状解析機で処理可能となるため、複数の
衛星を利用可能となり、地球全域の膨大な観測データを
取得可能な地球形状計測装置を提供する。
Further, by storing the image data, the imaged position, and the information on the angle in a database, the data obtained by different imagers can be processed by the earth shape analyzer, so that it becomes possible to use a plurality of satellites and an enormous amount of the entire earth. Provide an earth shape measuring device capable of acquiring various observation data.

【0031】また時刻、位置、角度の測定精度を向上
し、かつ値を校正手段を講じることで地球規模に対して
十分高い精度の地球形状計測装置を提供する。
Further, by improving the measurement accuracy of time, position and angle, and providing a means for calibrating the values, an earth shape measuring device having sufficiently high accuracy on a global scale is provided.

【0032】また画像データに撮像タイミングの時刻歴
を添付しており、撮像時刻における衛星位置と視線方向
情報を検証できるので、姿勢変動を補正可能な地球形状
計測装置を提供する。
Further, since the time history of the image pickup timing is attached to the image data and the satellite position and the line-of-sight direction information at the image pickup time can be verified, the earth shape measuring apparatus capable of correcting the attitude variation is provided.

【0033】またマイクロ波を用いた合成開口レーダに
よれば雲に覆われたり太陽光照射のない地域の画像取得
が可能なため、地球楕円形状を特徴的に示す赤道付近や
極地方の地形データを効果的に取得可能な地球形状計測
装置を提供する。
Since a synthetic aperture radar using microwaves can acquire an image of a region covered by clouds and not exposed to sunlight, topographical data in the vicinity of the equator or in the polar regions, which is characteristic of the elliptical shape of the earth. To provide an earth shape measuring device capable of effectively acquiring the.

【0034】また発射したレーザの反射波が到達するま
での時間を測定して距離を測定する高度計の測定データ
をデータベースに記録することにより海や砂漠等広範囲
に渡り特徴物がなく平坦な地域の形状を観測できるとと
もに、陸域においても広範囲の平均的標高を把握できる
ので地球概略形状を把握するのに有効な地球形状計測装
置を提供する。
Further, by recording the measurement data of the altimeter, which measures the time until the reflected wave of the emitted laser arrives to measure the distance, in a database, it is possible to cover a wide area such as the sea or the desert without a feature and in a flat area. Since the shape can be observed and the average elevation over a wide area can be grasped even in the land area, an earth shape measuring device effective for grasping the rough shape of the earth is provided.

【0035】[0035]

【課題を解決するための手段】第1の発明による地球形
状計測装置は地球表面を指向する撮像機、時計、信号処
理回路、アンテナ、航法衛星信号受信機を具備する観測
衛星、画像データと時刻情報、及び地球形状データを記
録するデータベース、及び航法衛星とにより構成したも
のである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an earth shape measuring apparatus which is an observation satellite equipped with an image pickup device for pointing the surface of the earth, a clock, a signal processing circuit, an antenna, a navigation satellite signal receiver, image data and time. It is composed of a database for recording information and earth shape data, and a navigation satellite.

【0036】また観測衛星に撮像機を搭載し、撮像機の
視線方向と鉛直方向とが成す角度が互いに異なる複数の
観測衛星で取得した地球上の同一場所の画像の組を整合
させ、衛星位置座標と視線方向及び視差を利用して地球
表面の位置及び標高を解析するものである。
Further, an image pickup device is mounted on the observation satellite, and a set of images at the same place on the earth acquired by a plurality of observation satellites whose angles formed by the line-of-sight direction and the vertical direction of the image pickup device are different from each other are aligned to match the satellite position. The position and elevation of the earth's surface are analyzed by using the coordinates, the line-of-sight direction, and the parallax.

【0037】また航法衛星の信号を受信するアンテナを
3個以上と航法衛星信号受信機を具備し、航法衛星で採
用する座標系上の位置座標を明確に測定し、3点または
それ以上のアンテナ位置座標から撮像機の視線方向を角
度データとして換算するものである。
Further, it is equipped with three or more antennas for receiving the signals of the navigation satellites and a navigation satellite signal receiver, and the position coordinates on the coordinate system adopted by the navigation satellites are clearly measured, and three or more antennas are provided. The line-of-sight direction of the image pickup device is converted as angle data from the position coordinates.

【0038】また時刻安定度の高い時計を用いて航法衛
星と観測衛星の間で時刻管理し、かつ画像データと衛星
位置データ、視線方向の角度データを互いに時刻管理し
たものである。
Further, a clock having a high time stability is used to manage the time between the navigation satellite and the observation satellite, and the image data, the satellite position data, and the line-of-sight angle data are managed together.

【0039】また、第2の発明による地球形状計測装置
は地球表面を指向する撮像機、時計、信号処理回路、ア
ンテナ、航法衛星信号受信機を具備する観測衛星、画像
データと時刻情報、及び地球形状データを記録するデー
タベース、及び航法衛星とにより構成し、観測衛星上に
3個設定したアンテナ3点以上の位置座標から撮像機の
視線方向を角度データとして換算することは実施の形態
1と同様であるが、上記撮像機として視線方向と鉛直方
向とが成す角度が互いに異なる複数の撮像機を有しかつ
互いに異なる撮像機で取得した地球上の同一場所の画像
の組を整合させ、衛星位置座標と視線方向及び視差を利
用して地球表面の位置及び標高を解析するものである。
Further, the earth shape measuring apparatus according to the second aspect of the present invention is an earth-oriented imaging device, a clock, a signal processing circuit, an antenna, an observation satellite equipped with a navigation satellite signal receiver, image data and time information, and the earth. Similar to the first embodiment, it is configured by a database that records shape data and a navigation satellite, and the line-of-sight direction of the imaging device is converted as angle data from the position coordinates of three or more antennas set on the observation satellite. However, as the above-mentioned image pickup device, a plurality of image pickup devices whose angles formed by the line-of-sight direction and the vertical direction are different from each other are provided, and a set of images at the same place on the earth acquired by the different image pickup devices are aligned, and the satellite position is adjusted. The position and elevation of the earth's surface are analyzed by using the coordinates, the line-of-sight direction, and the parallax.

【0040】また、第3の発明による地球形状計測装置
は地球表面を指向する撮像機、時計、信号処理回路、ア
ンテナ、航法衛星信号受信機を具備する観測衛星、画像
データと時刻情報、及び地球形状データを記録するデー
タベース、及び航法衛星とにより構成し、観測衛星上に
3個設定したアンテナ3点以上の位置座標から撮像機の
視線方向を角度データとして換算することは実施の形態
1と同様であるが、撮像機の視線方向変更機を具備し、
視線方向と鉛直方向とが成す角度が互いに異なる位置で
取得した地球上の同一場所の画像の組を整合させ、衛星
位置座標と視線方向及び視差を利用して地球表面の標高
を解析するものである。
The earth shape measuring apparatus according to the third aspect of the present invention is an earth orienting imaging device, a clock, a signal processing circuit, an antenna, an observation satellite equipped with a navigation satellite signal receiver, image data and time information, and the earth. Similar to the first embodiment, it is configured by a database that records shape data and a navigation satellite, and the line-of-sight direction of the imaging device is converted as angle data from the position coordinates of three or more antennas set on the observation satellite. However, equipped with a line-of-sight direction changing device of the imaging device,
A set of images at the same place on the earth acquired at positions where the angles formed by the line-of-sight direction and the vertical direction are different from each other are matched, and the altitude of the earth's surface is analyzed using satellite position coordinates, line-of-sight direction, and parallax. is there.

【0041】また、第4の発明による地球形状計測装置
は地球表面を指向する撮像機、時計、信号処理回路、ア
ンテナ、航法衛星信号受信機を具備する観測衛星、画像
データと時刻情報、及び地球形状データを記録するデー
タベース、及び航法衛星とにより構成し、観測衛星上に
3個設定したアンテナ3点以上の位置座標から撮像機の
視線方向を角度データとして換算することは実施の形態
1と同様であるが、観測衛星の姿勢を変更する姿勢変更
機を具備し、視線方向と鉛直方向とが成す角度が互いに
異なる姿勢で取得した地球上の同一場所の画像の組を整
合させ、衛星位置座標と視線方向及び視差を利用して地
球表面の標高を解析するものである。
The earth shape measuring apparatus according to the fourth aspect of the present invention is an earth orienting imaging device, a clock, a signal processing circuit, an antenna, an observation satellite equipped with a navigation satellite signal receiver, image data and time information, and the earth. Similar to the first embodiment, it is configured by a database that records shape data and a navigation satellite, and the line-of-sight direction of the imaging device is converted as angle data from the position coordinates of three or more antennas set on the observation satellite. However, it is equipped with an attitude changer that changes the attitude of the observation satellite, and the set of images at the same place on the earth acquired in different attitudes that form the line-of-sight direction and the vertical direction This is to analyze the altitude of the earth's surface by utilizing the gaze direction and parallax.

【0042】また、第5の発明による地球形状計測装置
は撮像機としてイメージングレーダを用いたものであ
る。
Further, the earth shape measuring apparatus according to the fifth invention uses an imaging radar as an image pickup device.

【0043】また、第6の発明による地球形状計測装置
は高度計を具備したものである。
The earth shape measuring apparatus according to the sixth aspect of the invention comprises an altimeter.

【0044】また、第7の発明による地球形状計測装置
は信号処理部において全ての撮像タイミングの時刻を画
像データに付加して地上に伝送し、画像データと共にデ
ータベースに記録したものである。
In the earth shape measuring apparatus according to the seventh aspect of the present invention, the signal processing section adds all the image pickup timing times to the image data, transmits the image data to the ground, and records it in the database together with the image data.

【0045】また、第8の発明による地球形状計測装置
は地球表面に予め航法衛星により位置座標計測済みの対
空標識を設置し、地球形状データベースに位置座標を記
録したものである。
The earth shape measuring apparatus according to the eighth aspect of the invention has an anti-aircraft sign whose position coordinates have been measured in advance by a navigation satellite on the surface of the earth and records the position coordinates in the earth shape database.

【0046】また、第9の発明による地球形状計測装置
は観測衛星が計算機を具備し、軌道上でアンテナ3点の
位置座標から撮像機の視線方向を角度データとして換算
するものである。
Further, in the earth shape measuring apparatus according to the ninth aspect of the invention, the observation satellite is equipped with a computer, and the line-of-sight direction of the image pickup device is converted as angle data from the position coordinates of the three antennas in orbit.

【0047】[0047]

【発明の実施の形態】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

実施の形態1.図1はこの発明の実施の形態1を示す構
成図であり、図において1aは地球表面を指向する第1
の撮像機、1bは撮像機の視線方向と鉛直方向とが成す
角度が第1の撮像機1aと異なる第2の撮像機、2aは
第1の時計、2bは上記第1の時計2bと時刻合わせし
た第2の時計、3は航法衛星信号受信機、4aは航法衛
星の信号を受信する第1のアンテナ、4bは第2のアン
テナ、4cは第3のアンテナ、4dは第4のアンテナ、
4eは第5のアンテナ、4fは第6のアンテナ、5は信
号処理回路、6aは上記第1の撮像機1aで地球表面を
撮像可能な軌道を飛行する第1の観測衛星、6bは上記
第2の撮像機1bで地球表面を撮像可能な軌道を飛行す
る第2の観測衛星、7は地球表面位置座標データ、画像
データ及び観測衛星の位置データと角度データを時刻情
報と共に記録するデータベース、10は地上局、11は
航法衛星、12は地球であり、上記第1の観測衛星6a
は第1の撮像機1a、第1の時計2a、航法衛星信号受
信機3、第1のアンテナ4a、第2のアンテナ4b、第
3のアンテナ4c、信号処理回路5を搭載し、また第2
の観測衛星6bは第2の撮像機1b、第2の時計2b、
航法衛星信号受信機3、第5のアンテナ4d、第6のア
ンテナ4e、第7のアンテナ4f、信号処理回路5を搭
載している。
Embodiment 1. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1a denotes a first surface oriented to the surface of the earth.
Image pickup device 1b, a second image pickup device 2b whose angle formed by the line-of-sight direction and the vertical direction of the image pickup device is different from that of the first image pickup device 1a, 2a is a first clock, 2b is the first clock 2b, and time. The combined second clock, 3 is a navigation satellite signal receiver, 4a is a first antenna for receiving navigation satellite signals, 4b is a second antenna, 4c is a third antenna, 4d is a fourth antenna,
4e is a fifth antenna, 4f is a sixth antenna, 5 is a signal processing circuit, 6a is a first observation satellite flying in an orbit capable of imaging the surface of the earth by the first imager 1a, and 6b is the above-mentioned first satellite. A second observation satellite that flies in an orbit capable of capturing an image of the surface of the earth with the image pickup device 1b of FIG. 2, 7 is a database that records earth surface position coordinate data, image data, and position data and angle data of the observation satellite together with time information. Is a ground station, 11 is a navigation satellite, and 12 is the earth.
Is equipped with a first imaging device 1a, a first clock 2a, a navigation satellite signal receiver 3, a first antenna 4a, a second antenna 4b, a third antenna 4c and a signal processing circuit 5, and a second
The observation satellite 6b is a second image pickup device 1b, a second clock 2b,
The navigation satellite signal receiver 3, the fifth antenna 4d, the sixth antenna 4e, the seventh antenna 4f, and the signal processing circuit 5 are mounted.

【0048】図において第1の観測衛星6aの中で、第
1の撮像機1aは第1の時計2aの発生する撮像タイミ
ング信号に応じて地球12の表面を撮像し、画像データ
を信号処理回路5に送信する。また第1の時計2aは撮
像タイミング信号を発生した時刻情報を信号処理回路5
に送信する。一方航法衛星信号受信機3は第1の時計2
aの発生するタイミング信号に応じて第1のアンテナ4
a、第2のアンテナ4b、第3のアンテナ4cによりそ
れぞれその時刻の衛星の位置情報を航法衛星11から受
信して信号処理回路5に送信する。信号処理回路5では
受信した時刻情報、画像データ、位置データに識別情報
等の付帯情報を付加した後に地上に伝送可能なフォーマ
ットに処理し、図示されていない送信機を介して地上局
10に伝送する。図示していないデータ中継衛星を介し
ても伝送可能であることはいうまでもない。なお第1の
時計2aで生成するタイミング信号は撮像タイミングと
位置情報取得タイミングの2通りであるが、相互の時刻
が正確に記録されていれば互いに同期している必要はな
く、それぞれの時刻情報が信号処理回路5において対応
する画像データまたは位置データと共に記録される。ま
た撮像タイミングは画像取得を開始するタイミングと撮
像を繰り返すインターバルに基づき第1の時計2aにお
いて設定される。また位置情報取得タイミングは地球表
面位置座標を解析する際に要求される位置精度を満足す
るのに十分な頻度で第1の時計2aにおいて設定され
る。
In the figure, in the first observation satellite 6a, the first image pickup device 1a picks up an image of the surface of the earth 12 according to the image pickup timing signal generated by the first clock 2a, and the image data is processed by a signal processing circuit. Send to 5. Further, the first clock 2a uses the signal processing circuit 5 to obtain the time information when the imaging timing signal is generated.
Send to. On the other hand, the navigation satellite signal receiver 3 is the first clock 2
The first antenna 4 according to the timing signal generated by a
a, the second antenna 4b, and the third antenna 4c respectively receive the position information of the satellite at that time from the navigation satellite 11 and transmit it to the signal processing circuit 5. The signal processing circuit 5 adds incidental information such as identification information to the received time information, image data, and position data, processes it into a format that can be transmitted to the ground, and transmits it to the ground station 10 via a transmitter (not shown). To do. It goes without saying that the data can also be transmitted via a data relay satellite (not shown). There are two timing signals generated by the first clock 2a, that is, the image pickup timing and the position information acquisition timing, but they do not need to be synchronized with each other as long as the mutual time is accurately recorded, and the respective time information is obtained. Are recorded together with the corresponding image data or position data in the signal processing circuit 5. The image capturing timing is set in the first timepiece 2a based on the timing of starting image acquisition and the interval at which image capturing is repeated. Further, the position information acquisition timing is set in the first timepiece 2a at a frequency sufficient to satisfy the position accuracy required when analyzing the earth surface position coordinates.

【0049】第2の観測衛星6bの中でも同様にして第
2の時計2bの時刻情報、第2の撮像機1bの画像デー
タ、位置データ及び付帯情報を地上に送信する。次に地
上局10では図示していない受信機で伝送された情報を
受信し、データベースに記録する。データベース7では
画像データ、位置データ、角度データ及び付帯情報を記
録管理する。この際角度データは、観測衛星6に搭載さ
れた3箇所のアンテナの存在する3点の位置座標に基づ
き3点の存在する平面の法線方向ベクトルを求めて算出
する。また第1の撮像機1aで取得した画像データと第
2の撮像機1bで取得した画像データの中から地球上の
同一場所の画像データの組を抽出し、地球形状解析機で
画像データの組の中の対応する場所の位置合わせをして
整合させ、衛星位置座標と視線方向及び視差を利用して
地球表面の標高を解析し、地球表面位置座標として数値
化した結果を識別情報等の付帯情報を付加した後にデー
タベースに記録する。
Similarly in the second observation satellite 6b, the time information of the second clock 2b, the image data of the second image pickup device 1b, the position data and the incidental information are transmitted to the ground. Next, the ground station 10 receives the information transmitted by the receiver (not shown) and records it in the database. The database 7 records and manages image data, position data, angle data and incidental information. At this time, the angle data is calculated by obtaining the normal direction vector of the plane where the three points are present based on the position coordinates of the three points where the three antennas mounted on the observation satellite 6 are present. Further, a set of image data at the same place on the earth is extracted from the image data obtained by the first image pickup device 1a and the image data obtained by the second image pickup device 1b, and the set of image data is obtained by the earth shape analyzer. Align the corresponding locations in the area and align them, analyze the altitude of the earth's surface using satellite position coordinates, line-of-sight direction and parallax, and digitize the results as the earth surface position coordinates, and attach the identification information etc. After adding the information, record it in the database.

【0050】次に原理について図2を用いて説明する。
図2は地球の形状とこの発明の実施の形態1における衛
星軌道の模式図であり、図において6aは第1の観測衛
星、6bは第2の観測衛星、11は航法衛星、12は地
球、13は回転楕円体、14aは第1の撮像機の視線、
14bは第2の撮像機の視線、15aは第1の観測衛星
の軌道、15bは第2の観測衛星の軌道、16は航法衛
星の軌道である。本発明ではこの回転楕円体13を地球
形状計測の基準にせず、また地球重力を測定の基準にせ
ず地球12の形状を測定するために、地球外部の位置で
ある宇宙からの三角測量により地球形状計測を行う。観
測衛星や航法衛星自体が地球重力の影響により軌道決定
されているが、航法衛星は軌道高度2000km程度の
高い高度を飛翔しているので元々重力の偏りの影響が小
さく、更に例えば米国のグローバルポジショニング装置
のように十分に影響補正処理を施された装置では、地球
重力変動の影響を受けずに位置座標を確定することがで
きる。従って例えばグローバルポジショニング装置で採
用しているWorld Geodetic Syste
m84と呼ばれる測地座標系を用いて、地球形状を単一
座標系の上で測定し、位置座標を決定することが可能に
なる。第1の観測衛星6aと第2の観測衛星6bの位置
座標は複数の航法衛星11の信号に基づき航法衛星11
で採用する座標系上の位置座標が決定する。位置精度を
向上する具体例については後述する。なお衛星の位置座
標は軌道方向に沿って時々刻々変わるので、時刻合わせ
した精度の高い時計を用いて時刻管理することが不可欠
になる。そこで時計としては水晶時計のような原子時計
を基準発振源とすることで十分精度の高い時刻管理を実
施する。なお第1の観測衛星の軌道15aと第2の観測
衛星の軌道15bは同一である必要はなく、例えば軌道
高度や軌道傾斜角が異なっていてもよい。
Next, the principle will be described with reference to FIG.
FIG. 2 is a schematic diagram of the shape of the earth and the satellite orbit in the first embodiment of the present invention. In the figure, 6a is a first observation satellite, 6b is a second observation satellite, 11 is a navigation satellite, 12 is the earth, 13 is a spheroid, 14a is the line of sight of the first imaging device,
14b is the line of sight of the second imaging device, 15a is the orbit of the first observation satellite, 15b is the orbit of the second observation satellite, and 16 is the orbit of the navigation satellite. In the present invention, in order to measure the shape of the earth 12 without using the spheroid 13 as a reference for measuring the shape of the earth, and without using the gravity of the earth as a reference for measuring the shape of the earth, the shape of the earth is measured by triangulation from space, which is a position outside the earth. Take measurements. The orbits of observation satellites and navigation satellites themselves are determined by the influence of the earth's gravity. However, since navigation satellites fly at altitudes as high as 2000 km orbit, the influence of gravity bias is small, and, for example, global positioning in the United States. In a device such as the device that has been subjected to sufficient influence correction processing, the position coordinates can be determined without being affected by the changes in the earth's gravity. Therefore, for example, the World Geodetic System used in the global positioning device
Using the geodetic coordinate system called m84, it becomes possible to measure the earth shape on a single coordinate system and determine the position coordinates. The position coordinates of the first observation satellite 6a and the second observation satellite 6b are based on the signals of a plurality of navigation satellites 11
The position coordinates on the coordinate system to be adopted in are determined. A specific example of improving the position accuracy will be described later. Since the position coordinates of satellites change every moment along the orbital direction, it is essential to manage the time using a highly accurate clock that adjusts the time. Therefore, as a clock, an atomic clock such as a quartz clock is used as a reference oscillation source to perform time management with sufficiently high accuracy. The orbit 15a of the first observation satellite and the orbit 15b of the second observation satellite do not have to be the same, and, for example, the orbit altitude and the orbit inclination angle may be different.

【0051】次に画像立体視による標高抽出の原理につ
いて図3を用いて説明する。図3は撮像機としてライン
センサを用いた光学センサを用いた場合の、立体視の視
差に基づく標高抽出の原理を示す図である。図において
12は地球、14aは第1の撮像機の視線、14bは第
2の撮像機の視線、17aは第1の観測衛星の位置A、
17bは第2の観測衛星の位置B、18は視線の交点
C、19はC上の地表の観測対象点D、20aはDを通
る第1の撮像機の視線との平行線、20bはDを通る第
2の撮像機の視線との平行線、21aは第1の撮像機の
画像内のDの位置、21bは第2の撮像機の画像内のD
の位置である。第1の観測衛星の位置A17aと第2の
観測衛星の位置B17bは航法衛星を用いて決定し、角
度θ1とθ2は同一の観測衛星上に具備する3個以上の
アンテナで受信した航法衛星からのデータを用いてアン
テナ位置座標の相対関係を解析して決定する。そこで第
1の撮像機の視線14aと第2の撮像機の視線14bの
両視線の交点C18が決まるので、点A、B、Cが含ま
れる平面上で考えた場合、Cの座標位置が決定し、直線
ABと点Cとの距離Hも決定する。仮に地表の観測対象
点Dの標高と点Cの標高差hが0であれば、点Dは第1
の撮像機の視線14aと第2の撮像機の視線14bの交
点Cと一致するので、画像に投影される点Dの位置は点
A及び点Bと一致するのに対して、実際にhが0でない
場合は画像に投影される点Dの位置はDを通る第1の撮
像機の視線との平行線20aとDを通る第2の撮像機の
視線との平行線20bを通って、それぞれ第1の撮像機
の画像内のDの位置E21a、第2の撮像機の画像内の
Dの位置F21bに撮像されることになる。画像中のA
E間距離x1とAF間距離x2が対地換算距離相当の視
差であり、h=x1/tanθ1+x2/tanθ2と
して標高hを算出できる。なおラインセンサを用いた光
学センサでは視野方向を一定にしたまま衛星進行に応じ
て撮像場所が変わるため、距離AEとAFの距離から標
高hを算出したが、空中写真による立体視の場合には図
におけるACとADの角度差から標高を算出可能とな
る。なお図3では平面幾何学として説明したが、3次元
幾何学においても同様の考え方で立体視による標高抽出
が可能である。上記の如く衛星位置データと視線方向の
角度データであれば、標高算出の基準となる点C18の
位置座標が決定でき、一続きの画像内おいて実際に点D
が撮像されている場所の視差に基づきDの標高を求める
のが本方式の特徴であり、本発明では観測衛星6に搭載
された3箇所のアンテナの存在する3点以上のアンテナ
取付点の相対位置関係を予め地上で測定しておき、任意
の3点の位置座標及び3点の存在する平面の法線方向ベ
クトルを算出して求めた角度データを採用することによ
り標高抽出を可能としている。また4点以上のアンテナ
の情報を利用する場合には、航法衛星信号の受信感度の
劣るデータを削除してもよいし、データを平均化処理等
の統計処理を施して精度向上することも可能となる。
Next, the principle of altitude extraction by image stereoscopic viewing will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram showing the principle of altitude extraction based on stereoscopic parallax when an optical sensor using a line sensor is used as an imager. In the figure, 12 is the earth, 14a is the line of sight of the first imaging device, 14b is the line of sight of the second imaging device, 17a is the position A of the first observation satellite,
17b is the position B of the second observation satellite, 18 is the intersection C of the line of sight, 19 is the observation point D on the surface of C, 20a is the parallel line with the line of sight of the first imager passing through D, and 20b is D A line parallel to the line of sight of the second image pickup device passing through, 21a is a position of D in the image of the first image pickup device, and 21b is D in the image of the second image pickup device.
Is the position. The position A17a of the first observation satellite and the position B17b of the second observation satellite are determined using the navigation satellite, and the angles θ1 and θ2 are determined from the navigation satellites received by three or more antennas provided on the same observation satellite. The data is used to analyze and determine the relative relationship of the antenna position coordinates. Therefore, the intersection C18 of the lines of sight 14a of the first image pickup device and the line of sight 14b of the second image pickup device is determined, so that the coordinate position of C is determined when considered on a plane including points A, B, and C. Then, the distance H between the straight line AB and the point C is also determined. If the elevation difference h between the observation point D on the ground surface and the point C is 0, the point D is the first
Since the line of sight 14a of the second image pickup device and the line of sight 14b of the second image pickup device coincide with the intersection C, the position of the point D projected on the image coincides with the points A and B. If it is not 0, the position of the point D projected on the image passes through the parallel line 20a with the line of sight of the first image pickup device passing through D and the parallel line 20b with the line of sight of the second image pickup device passing through D, respectively. The image is captured at the position E21a of D in the image of the first image pickup device and the position F21b of D in the image of the second image pickup device. A in the image
The E distance x1 and the AF distance x2 are parallax equivalent to the ground conversion distance, and the altitude h can be calculated as h = x1 / tan θ1 + x2 / tan θ2. Note that with an optical sensor that uses a line sensor, the imaging location changes according to the progress of the satellite while keeping the field of view constant, so the altitude h was calculated from the distances AE and AF, but in the case of stereoscopic vision by aerial photography, The altitude can be calculated from the angle difference between AC and AD in the figure. Note that, in FIG. 3, the plane geometry is described, but in three-dimensional geometry, the elevation can be extracted by stereoscopic vision with the same idea. As described above, if the satellite position data and the angle data of the line-of-sight direction are used, the position coordinates of the point C18, which is the reference for the elevation calculation, can be determined, and the point D18 is actually displayed in the continuous image.
The feature of this method is that the altitude of D is obtained based on the parallax of the place where the image is captured. In the present invention, the relative positions of three or more antenna mounting points where the three antennas mounted on the observation satellite 6 are present. The positional relationship is measured on the ground in advance, and the elevation data can be extracted by using the angle data obtained by calculating the position coordinates of any three points and the normal direction vector of the plane where the three points exist. When using the information of 4 or more antennas, the data with poor reception sensitivity of the navigation satellite signal may be deleted, or the data may be subjected to statistical processing such as averaging to improve accuracy. Becomes

【0052】次にデータベースの具体例について図4を
用いて説明する。図4はデータベースの構造例を示す図
であり、図において7はデータベース、22は画像デー
タ、23は画像ヘッダ、27は各画素データ、24は画
像データブロック、26は位置データブロック、29は
角度データブロック、28はヘッダ、30は衛星位置デ
ータ、33は角度データをそれぞれ示す。
Next, a specific example of the database will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram showing an example of the structure of a database. In the figure, 7 is a database, 22 is image data, 23 is an image header, 27 is each pixel data, 24 is an image data block, 26 is a position data block, and 29 is an angle. A data block, 28 is a header, 30 is satellite position data, and 33 is angle data.

【0053】上記データベース7は画像データブロック
24、位置データブロック26、角度データブロック2
9を具備しており、観測衛星から受信したデータが記録
される。また画像データ22は画像ヘッダ23、ヘッダ
28、各画素データ27により構成され一続きの画像に
関する情報群を示している。ヘッダ28には時刻情報が
含まれているのでヘッダ28を参照すれば各画素データ
27と位置データ30及び角度データ33の対応がつ
く。この際位置データと角度データの取得頻度は観測衛
星の振動具合や標高解析精度の要求レベルによって任意
に設定可能なので、必ずしも画像データと位置データ及
び角度データがヘッダ28を介して1対1対応する必要
はない。
The database 7 includes an image data block 24, a position data block 26, and an angle data block 2.
The data received from the observation satellite is recorded. The image data 22 is composed of an image header 23, a header 28, and each pixel data 27, and indicates an information group regarding a series of images. Since the header 28 includes time information, each pixel data 27 is associated with the position data 30 and the angle data 33 by referring to the header 28. At this time, the acquisition frequency of the position data and the angle data can be arbitrarily set depending on the vibration degree of the observation satellite and the required level of the altitude analysis accuracy, so that the image data, the position data and the angle data are necessarily in one-to-one correspondence via the header 28. No need.

【0054】[0054]

【0055】次に航法衛星を用いて観測衛星の位置を精
度よく決定する例について図5を用いて説明する。図5
は複数の航法衛星データを利用して位置精度を向上する
方法例を示す図であり、図において6は観測衛星、11
aは第1の航法衛星、11bは第2の航法衛星、11c
は第3の航法衛星、11dは第4の航法衛星、10は地
上局、12は地球をそれぞれ示す。航法衛星11の位置
は正確に決定されるので、宇宙空間の観測衛星6の位置
を決定するためには3台の異なる航法衛星11a、11
b、11cからの航法信号を受信して距離がわかればよ
い。更に航法衛星からの信号を受信するまでの信号伝搬
時間おくれによる誤差の影響をなくすために航法衛星1
1dからの信号を受信すれば、各航法衛星の軌道がわか
っているので時刻毎の航法衛星の相対位置がわかり、位
置精度がよくなる。更に航法衛星からの信号が伝搬して
くる間の電離層による影響等をなくすために、地上局1
0の位置座標は予め精度よく測定しておくことが可能な
ので、特定時刻における観測衛星6と地上局10の位置
を航法衛星11a、11b、11c、11dからの信号
により計測し、地上局の位置座標を基準として差分によ
り観測衛星6の位置座標を求めれば、更に位置精度がよ
くなる。
Next, an example of accurately determining the position of the observation satellite using the navigation satellite will be described with reference to FIG. Figure 5
Is a diagram showing an example of a method for improving the position accuracy by using a plurality of navigation satellite data, in which 6 is an observation satellite and 11
a is the first navigation satellite, 11b is the second navigation satellite, 11c
Is a third navigation satellite, 11d is a fourth navigation satellite, 10 is a ground station, and 12 is the earth. Since the position of the navigation satellite 11 is accurately determined, in order to determine the position of the observation satellite 6 in outer space, three different navigation satellites 11a, 11 are used.
It is only necessary to know the distance by receiving the navigation signals from b and 11c. Further, in order to eliminate the influence of an error due to a signal propagation time delay until the signal from the navigation satellite is received, the navigation satellite 1
When the signal from 1d is received, the orbit of each navigation satellite is known, so the relative position of the navigation satellite at each time is known, and the position accuracy is improved. In addition, in order to eliminate the effects of the ionosphere while the signals from the navigation satellites propagate, the ground station 1
Since the position coordinate of 0 can be accurately measured in advance, the positions of the observation satellite 6 and the ground station 10 at a specific time are measured by the signals from the navigation satellites 11a, 11b, 11c, 11d, and the position of the ground station is measured. If the position coordinate of the observation satellite 6 is obtained by the difference using the coordinate as a reference, the position accuracy is further improved.

【0056】実施の形態2. 図6はこの発明の実施の形態2を示す構成図であり、図
において1aは地球表面を指向する第1の撮像機、1b
は撮像機の視線方向と鉛直方向とが成す角度が上記第1
の撮像機1aと異なる第2の撮像機、2は時計、3は航
法衛星信号受信機、4aは航法衛星の信号を受信する第
1のアンテナ、4bは第2のアンテナ、4cは第3のア
ンテナ、5は信号処理回路、6は上記撮像機1で地球表
面をくまなく撮像可能な軌道を飛行する観測衛星、7は
画像データ及び観測衛星の位置と角度データを時刻情報
と共に記録するデータベース、10は地上局、11は航
法衛星、12は地球である。
Embodiment 2. FIG. 6 is a configuration diagram showing a second embodiment of the present invention, in which 1a is a first image pickup device for pointing the surface of the earth, and 1b.
The angle formed by the line of sight of the image pickup device and the vertical direction is the first
Second image pickup device different from the image pickup device 1a of FIG. 2, 2 is a clock, 3 is a navigation satellite signal receiver, 4a is a first antenna for receiving navigation satellite signals, 4b is a second antenna, and 4c is a third antenna. An antenna, 5 is a signal processing circuit, 6 is an observation satellite that flies in an orbit capable of taking an image of the entire surface of the earth with the image pickup device 1, 7 is a database that records image data and the position and angle data of the observation satellite together with time information, 10 is a ground station, 11 is a navigation satellite, and 12 is the earth.

【0057】図において第1の観測衛星6の中で、第1
の撮像機1a及び第2の撮像機1bは時計2の発生する
撮像タイミング信号に応じて地球12の表面を撮像し、
画像データを信号処理回路5に送信する。また時計2は
撮像タイミング信号を発生した時刻情報を信号処理回路
5に送信する。航法衛星信号受信機3は時計2の発生す
るタイミング信号に応じて第1のアンテナ4a、第2の
アンテナ4b、第3のアンテナ4cによりそれぞれその
時刻の衛星の位置情報を航法衛星11から受信して信号
処理回路5に送信する。信号処理回路5では受信した時
刻情報、画像データ、位置データ、角度データに識別情
報等の付帯情報を付加した後に地上に伝送可能なフォー
マットに処理し、図示されていない送信機を介して地上
局10に伝送する。この際角度データは、観測衛星6に
搭載された3箇所のアンテナの存在する3点以上の位置
座標に基づき3点の存在する平面の法線方向ベクトルを
求めて算出する。伝送後の処理については実施の形態1
と同様である。
In the figure, the first observation satellite 6
The image pickup device 1a and the second image pickup device 1b pick up images of the surface of the earth 12 in accordance with the image pickup timing signal generated by the clock 2.
The image data is transmitted to the signal processing circuit 5. Further, the timepiece 2 transmits time information when the image pickup timing signal is generated to the signal processing circuit 5. The navigation satellite signal receiver 3 receives the position information of the satellite at that time from the navigation satellite 11 by the first antenna 4a, the second antenna 4b, and the third antenna 4c according to the timing signal generated by the clock 2. To the signal processing circuit 5. The signal processing circuit 5 adds incidental information such as identification information to the received time information, image data, position data, and angle data, and then processes the data into a format that can be transmitted to the ground, and a ground station via a transmitter (not shown). Transmit to 10. At this time, the angle data is calculated by obtaining the normal direction vector of the plane in which three points are present based on the position coordinates of three or more points in which the three antennas mounted on the observation satellite 6 are present. Regarding the processing after transmission, the first embodiment
Is the same as.

【0058】実施の形態3. 図7はこの発明の実施の形態3を示す構成図であり、図
において1は地球表面を指向する撮像機、2は時計、3
は航法衛星信号受信機、4aは航法衛星の信号を受信す
る第1のアンテナ、4bは第2のアンテナ、4cは第3
のアンテナ、5は信号処理回路、6は上記撮像機1で地
球表面をくまなく撮像可能な軌道を飛行する観測衛星、
7は画像データ及び観測衛星の位置データと角度データ
を時刻情報と共に記録するデータベース、10は地上
局、11は航法衛星、12は地球、28は視野方向変更
機であり、視野方向変更機28としては衛星進行方向と
直交する軸回りに回動する駆動機構により撮像機全体を
回動させることにより視野方向と鉛直方向とが成す角度
を変更可能となる。また視野方向変更用の反射鏡付きの
回動機構を撮像機の視野方向に設置しても同様に視野方
向変更可能となる。上記視野方向変更機28を動作して
地球上の同一場所を複数回撮像すれば互いに異なる方向
から見た同一場所の画像データの組ができるので、実施
形態1と同様にして地球形状を解析可能となる。その他
の動作は実施形態と同様である。
Third Embodiment FIG. 7 is a configuration diagram showing a third embodiment of the present invention, in which 1 is an image pickup device which points the surface of the earth, 2 is a clock, and 3 is
Is a navigation satellite signal receiver, 4a is a first antenna for receiving navigation satellite signals, 4b is a second antenna, and 4c is a third antenna.
, 5 is a signal processing circuit, 6 is an observation satellite that flies in an orbit that allows the imager 1 to image the entire surface of the earth,
7 is a database for recording image data and position data and angle data of observation satellites together with time information, 10 is a ground station, 11 is a navigation satellite, 12 is the earth, 28 is a view direction changing machine, and as a view direction changing machine 28 By rotating the entire image pickup device by a drive mechanism that rotates about an axis orthogonal to the satellite traveling direction, it is possible to change the angle formed by the visual field direction and the vertical direction. Further, even if a rotating mechanism with a reflecting mirror for changing the visual field direction is installed in the visual field direction of the image pickup device, the visual field direction can be changed similarly. If the visual direction changing device 28 is operated and the same place on the earth is imaged a plurality of times, a set of image data of the same place viewed from different directions can be obtained, and thus the shape of the earth can be analyzed as in the first embodiment. Becomes Other operations are the same as those in the second embodiment.

【0059】 図8はこの発明の実施の形態4を示す構
成図であり、図において1は地球表面を指向する撮像
機、2は時計、3は航法衛星信号受信機、4aは航法衛
星の信号を受信する第1のアンテナ、4bは第2のアン
テナ、4cは第3のアンテナ、5は信号処理回路、6は
上記撮像機1で地球表面をくまなく撮像可能な軌道を飛
行する観測衛星、7は画像データ及び観測衛星の位置デ
ータと角度データを時刻情報と共に記録するデータベー
ス、10は地上局、11は航法衛星、12は地球、41
は観測衛星6の姿勢を変更する姿勢変更機であり、姿勢
変更機41としてはスラスタを噴射する方式やモーメン
タムホイールの回転速度を変更する方式などが可能であ
り、観測衛星6の姿勢が変更された結果として撮像機1
の視線方向と鉛直方向とが成す角度を変更可能となる。
上記姿勢変更機41を動作して地球上の同一場所を複数
回撮像すれば互いに異なる方向から見た同一場所の画像
データの組ができるので、実施形態1と同様にして地球
形状を解析可能となる。その他の動作は実施形態と同
様である。
FIG. 8 is a block diagram showing a fourth embodiment of the present invention. In the figure, 1 is an image pickup device which points the surface of the earth, 2 is a clock, 3 is a navigation satellite signal receiver, and 4a is a navigation satellite signal. A first antenna for receiving the signal, 4b is a second antenna, 4c is a third antenna, 5 is a signal processing circuit, 6 is an observation satellite that flies in an orbit capable of capturing an image of the entire surface of the earth with the image pickup device 1, 7 is a database for recording image data and position data and angle data of observation satellites together with time information, 10 is a ground station, 11 is a navigation satellite, 12 is the earth, 41
Is an attitude changing machine for changing the attitude of the observation satellite 6, and the attitude changing machine 41 can be a method of injecting a thruster or a method of changing the rotation speed of the momentum wheel. As a result, the imaging device 1
It is possible to change the angle between the line-of-sight direction and the vertical direction.
If the posture changing machine 41 is operated and the same place on the earth is imaged a plurality of times, a set of image data of the same place viewed from different directions can be obtained. Therefore, it is possible to analyze the earth shape in the same manner as in the first embodiment. Become. Other operations are the same as those in the second embodiment.

【0060】実施の形態5. 図9はこの発明の実施の形態5を示す構成図であり、図
において2は時計、3は航法衛星信号受信機、4aは航
法衛星の信号を受信する第1のアンテナ、4bは第2の
アンテナ、4cは第3のアンテナ、5は信号処理回路、
6は観測衛星、7はデータベース、10は地上局、11
は航法衛星、12は地球、8は地球表面を指向するイメ
ージングレーダであり、上記イメージングレーダ8とし
て例えば合成開口レーダを利用すれば、光学的な撮像機
と同様に精密な地球表面画像を取得可能となるので、異
なる複数の方向から取得した地球上同一場所の画像を組
み合わせれば立体視用のペア画像が取得できる。合成開
口レーダの画像にはスペックルノイズと呼ばれるランダ
ム性のノイズが含まれるので、一続きの画像を取得する
際に同一地点を撮像するルック数を複数回にしておく。
次にイメージングレーダ8の初期補正処理において同一
地点の画像を平均処理すればスペックルノイズ除去が可
能となり、画像の濃淡の誤差除去ができる。また合成開
口レーダの画像ではフォアショートニングと呼ばれる歪
が発生するので補正処理を施すことによりイメージング
レーダ8に固有の幾何学的補正を実施する。更に光学的
に撮像した画像と同様に画像の濃淡の特徴に応じて複数
の画像で対応する場所の対応点を整合させる処理ができ
るので、立体視による標高抽出が可能であり、実施形態
1と同様にして地球形状を解析可能となる。その他の動
作は実施形態1と同様である。また同一の観測衛星6上
に異なる方向を指向するイメージングレーダ8を搭載し
て実施形態2と同様の動作が可能である。更にイメージ
ングレーダ8に衛星進行方向に対する視野方向変更機能
を付加することにより、実施形態3と同様の動作が可能
である。更に観測衛星6に姿勢変更機能を付加すること
により、実施形態4と同様の動作が可能である。また立
体視による視差ではなく、複数の画像データを干渉させ
てインターフェログラムを生成することにより、一続き
の画像内の相対的高度差を計測することも可能であり、
データ検証用等の補助データとして使用可能である。
Fifth Embodiment 9 is a block diagram showing a fifth embodiment of the present invention, in which 2 is a clock, 3 is a navigation satellite signal receiver, 4a is a first antenna for receiving navigation satellite signals, and 4b is a second antenna. Antenna, 4c is a third antenna, 5 is a signal processing circuit,
6 is an observation satellite, 7 is a database, 10 is a ground station, 11
Is a navigation satellite, 12 is the earth, and 8 is an imaging radar that points the surface of the earth. If the imaging radar 8 is, for example, a synthetic aperture radar, it is possible to obtain a precise surface image of the earth like an optical imager. Therefore, a pair of images for stereoscopic viewing can be acquired by combining images of the same place on the earth acquired from different directions. Since the image of the synthetic aperture radar includes random noise called speckle noise, the number of looks at which the same point is picked up is set to plural times when a series of images is acquired.
Next, if the images at the same point are averaged in the initial correction process of the imaging radar 8, speckle noise can be removed, and the error in the contrast of the image can be removed. In addition, since distortion called foreshortening occurs in the image of the synthetic aperture radar, a geometric correction unique to the imaging radar 8 is performed by performing a correction process. Further, as in the case of the optically picked-up image, since it is possible to perform processing for matching corresponding points of corresponding places in a plurality of images in accordance with the grayscale features of the image, it is possible to perform elevation extraction by stereoscopic vision. Similarly, it becomes possible to analyze the shape of the earth. Other operations are similar to those of the first embodiment. Further, the same operation as that of the second embodiment can be performed by mounting the imaging radar 8 that points in different directions on the same observation satellite 6. Further, by adding a function of changing the visual field direction with respect to the satellite traveling direction to the imaging radar 8, the same operation as that of the third embodiment can be performed. Further, by adding the attitude changing function to the observation satellite 6, the same operation as that of the fourth embodiment can be performed. It is also possible to measure the relative height difference in a series of images by interfering a plurality of image data and generating an interferogram, instead of parallax due to stereoscopic vision.
It can be used as auxiliary data for data verification.

【0061】実施の形態6. 図10はこの発明の実施の形態6を示す構成図であり、
図において1は撮像機、2は時計、3は航法衛星信号受
信機、4aは航法衛星の信号を受信する第1のアンテ
ナ、4bは第2のアンテナ、4cは第3のアンテナ、5
は信号処理回路、6は観測衛星、7はデータベース、1
0は地上局、11は航法衛星、12は地球、9は地球鉛
直方向を指向する高度計であり、高度計9としては例え
ばレーザ光を地表に向けて発射し、地表からの反射光を
検知するまでの時間差を測定して高度を計測するレーザ
レーダを利用する。上記高度計9は時計2の発生する計
測タイミング信号に応じて地表までの高度を計測し、デ
ータを信号処理回路5に伝送する。なお照射するビーム
幅を観測衛星6の隣接軌道間隔と同等に設定すれば地球
表面をくまなくデータ取得できる。衛星進行方向につい
ては衛星進行距離が隣接軌道間隔と同等になる時間間隔
でデータ取得すれば、データを重複なく取得できる。ま
たこの時間間隔よりデータ取得頻度を上げて同一場所の
データ取得回数を増やせばリサンプリングにより衛星進
行方向の分解能を高くできる。信号処理回路5では高度
データを計測したタイミング毎に時刻データを付加した
上で画像データと同様に地上に伝送する。衛星位置デー
タと高度計の指向方向角度データは実施形態1と同様に
データベース7に記録し、時刻を参照して高度データと
位置データを対応付け、地球表面の座標とその高度を解
析し、データベース7に記録する。なお観測衛星6に搭
載された3箇所のアンテナの存在する3点の位置座標に
基づき3点の存在する平面の法線方向ベクトルを求めて
角度データを算出するのは実施の形態1と同様である。
データベースにおけるデータの使用方法としては、起伏
のある陸域では実施形態1、2、3、4による立体視で
解析した位置座標データの方が分解能が高いので高度計
9によるデータは補助的な扱いとなる。一方陸域で広い
範囲に亘り平坦な場所や海洋においては実施形態1、
2、3、4による立体視ではペア画像の中の同一場所を
対応させる整合処理が難しくなり誤差要因が大きくなる
ため高度計9によるデータを優先的に使用する。ひと続
きの画像内部に陸域と海洋域の混在する場所では実施形
態1、2、3、4による立体視によるデータを優先し、
海洋域と陸域の境界領域データにおいて実施形態1、
2、3、4による立体視データと高度計9のデータの不
整合がないことを検証するのに利用する。なおデータベ
ース7には陸域データを含めて高度計9のデータを保存
するので、高度情報概略値のみ知りたい場合に参照して
も役立つ。
Sixth Embodiment 10 is a configuration diagram showing a sixth embodiment of the present invention.
In the drawing, 1 is an image pickup device, 2 is a clock, 3 is a navigation satellite signal receiver, 4a is a first antenna for receiving navigation satellite signals, 4b is a second antenna, 4c is a third antenna, 5
Is a signal processing circuit, 6 is an observation satellite, 7 is a database, 1
0 is a ground station, 11 is a navigation satellite, 12 is the earth, and 9 is an altimeter that points in the vertical direction of the earth. As the altimeter 9, for example, laser light is emitted toward the surface of the earth, and the reflected light from the surface of the earth is detected. A laser radar is used that measures the time difference between the two to measure altitude. The altimeter 9 measures the altitude to the ground surface according to the measurement timing signal generated by the clock 2 and transmits the data to the signal processing circuit 5. If the irradiation beam width is set to be equal to the interval between adjacent orbits of the observation satellite 6, data can be acquired all over the surface of the earth. As for the satellite traveling direction, data can be acquired without duplication if data is acquired at a time interval at which the satellite traveling distance becomes equal to the adjacent orbit interval. If the frequency of data acquisition is increased from this time interval to increase the number of times of data acquisition at the same place, resampling can increase the resolution in the satellite traveling direction. The signal processing circuit 5 adds time data at each timing of measuring altitude data, and then transmits it to the ground in the same manner as the image data. The satellite position data and the pointing angle data of the altimeter are recorded in the database 7 as in the first embodiment, the altitude data and the position data are associated with each other by referring to the time, the coordinates of the earth surface and the altitude thereof are analyzed, and the database 7 To record. Note that the angle data is calculated by obtaining the normal direction vector of the plane where the three points are present based on the position coordinates of the three points where the three antennas mounted on the observation satellite 6 are present, as in the first embodiment. is there.
As a method of using the data in the database, since the position coordinate data analyzed by the stereoscopic vision according to the first, second, third, and fourth embodiments has a higher resolution in the undulating land area, the data by the altimeter 9 is treated as an auxiliary treatment. Become. On the other hand, in a flat area over a wide area on land or in the ocean, the first embodiment,
In the stereoscopic view of 2, 3, and 4, it is difficult to perform the matching process for making the same positions in the paired images correspond to each other, and the error factor becomes large. Therefore, the data by the altimeter 9 is preferentially used. In a place where the land area and the ocean area are mixed in the continuous image, the stereoscopic data according to the first, second, third, and fourth are given priority,
Embodiment 1 in the boundary area data between the ocean area and the land area,
It is used to verify that there is no inconsistency between the stereoscopic data of 2, 3, and 4 and the data of the altimeter 9. Since the data of the altimeter 9 including the land area data is stored in the database 7, it is useful to refer to it when only the altitude information approximate value is desired.

【0062】実施の形態7.図11はこの発明の実施の
形態7による画像データを示す構成図であり、ラインセ
ンサ方式の撮像機を例にとり時刻情報を付加する方法を
示している。図において22は画像データ、23は画像
ヘッダ、24はラインデータ、25はラインヘッダ、2
6は同一撮像タイミングのデータ、27は各画素データ
をそれぞれ示す。ラインセンサによる撮像機では衛星進
行方向に対して直行する横一列に複数の画素が並び、横
1列の各画素データを同一撮像タイミングで取得する。
撮像を規定時間間隔で繰り返すと時間進行に応じて衛星
位置が前進するので進行方向の画像が取得でき、2次元
の画像データとなる。画像データ22の構成として画像
ヘッダと各画素データを具備するのは従来の技術と同様
である。本発明においては新たに同一タイミングで取得
した各画素データ27の集合を同一撮像タイミングのデ
ータとし、ラインヘッダ25を付加してラインデータ2
6を構成している。更に画像ヘッダには画像取得年/月
/日だけでなく、撮像を開始した時刻を詳細に記述す
る。例えば40マイクロ秒毎に撮像する撮像機の場合1
マイクロ秒の単位まで時刻を記述する。また各ラインヘ
ッダとして時刻の下3桁程度の数字を記録する。時刻は
単調増加する変数なので桁数の繰り上がりが発生しても
正確な時刻を見失うことはない。図11の例では199
9年7月9日10時20分0.000901秒に撮像を
開始し、約40マイクロ秒毎に撮像する例であるが、時
刻情報を付加するためにデータ量が膨大になっては問題
なので、撮像開始時刻は画像ヘッダに記録し、ラインヘ
ッダにはマイクロ秒オーダの3桁の数字のみ記録した例
である。4列目の撮像時刻は1024マイクロ秒である
が、上1桁を省略しても時刻を見失うことはない。但し
衛星位置データと視線方向の角度データは必ずしも画像
データの撮像と同じ頻度で取得する必要はない。また画
像ヘッダやラインヘッダに、従来の技術で記録されてい
た付帯情報やデータフォーマットを識別する情報及び誤
り訂正信号等を記録してもよいのはいうまでもない。
Embodiment 7. FIG. 11 is a configuration diagram showing image data according to the seventh embodiment of the present invention, and shows a method of adding time information by taking a line sensor type image pickup device as an example. In the figure, 22 is image data, 23 is an image header, 24 is line data, 25 is a line header, 2
Reference numeral 6 indicates data of the same image pickup timing, and 27 indicates each pixel data. In an image pickup device using a line sensor, a plurality of pixels are arranged in a horizontal row perpendicular to the satellite traveling direction, and each pixel data in the horizontal row is acquired at the same imaging timing.
When the imaging is repeated at the specified time interval, the satellite position advances in accordance with the time progress, so an image in the direction of travel can be acquired, and two-dimensional image data is obtained. The configuration of the image data 22 includes an image header and each pixel data, as in the conventional technique. In the present invention, a set of each pixel data 27 newly acquired at the same timing is used as the data of the same imaging timing, and the line header 25 is added to add the line data 2
6 is composed. Further, not only the image acquisition year / month / day but also the time when the image pickup is started is described in detail in the image header. For example, in the case of an imaging device that takes an image every 40 microseconds, 1
Describe the time up to the microsecond unit. Also, record the last three digits of the time as each line header. Time is a variable that increases monotonically, so you will not lose track of the exact time even if the number of digits carries up. In the example of FIG. 11, 199
This is an example in which imaging is started at 10: 20: 0.000901 seconds on July 9, 1997, and imaging is performed approximately every 40 microseconds. However, it is a problem if the amount of data becomes huge due to the addition of time information. In this example, the image pickup start time is recorded in the image header, and only the three-digit number on the order of microseconds is recorded in the line header. The imaging time of the fourth column is 1024 microseconds, but the time will not be lost even if the first digit is omitted. However, the satellite position data and the line-of-sight angle data do not necessarily have to be acquired at the same frequency as the image data is captured. Needless to say, incidental information, information for identifying the data format, error correction signals, and the like, which have been recorded by the conventional technique, may be recorded in the image header or the line header.

【0063】実施の形態8.図12はこの発明の実施の
形態8による対空標識の例を示す図であり、図において
1aは第1の撮像機、1bは第2の撮像機、6は観測衛
星、31aは第1の対空標識、31bは第2の対空標
識、31cは第3の対空標識、31dは第4の対空標
識、31eは第5の対空標識、32aは第1の対空標識
群、32bは第2の対空標識群であり、全ての対空標識
31は航法衛星により計測した位置座標を地球形状デー
タベースに記録済みである。上記対空標識31は撮像機
1の地表分解能に対して数倍程度の大きさの円や直線、
斜線で描いた幾何学形状とし撮像した画像を見れば中心
位置が識別可能となっている。更に上記対空標識群32
は上記対空標識31を複数個並べた幾何学形状であり、
図12の例では第1の対空標識31aを基準として、第
2の対空標識31bと第3の対空標識31cが衛星進行
方向と直行方向に並んでおり、第2の対空標識31bと
第3の対空標識31cの距離は撮像機1で取得する画像
の範囲よりやや狭い距離に設定する。同様に第4の対空
標識31dと第5の対空標識31eが衛星進行方向に並
んでおり、第2の対空標識31bと第3の対空標識31
cの距離も撮像機1で取得する画像の範囲よりやや狭い
距離に設定する。第1の対空標識31aが中心に写るよ
うに撮像した画像を見れば、各対空標識の位置座標がわ
かっているので衛星の視線方向の角度を補正可能とな
る。更に図11では同一の観測衛星6上に異なる方向を
指向する複数の撮像機を固定した例を示しているが、同
一撮像タイミングで第1の撮像機1aが第1の対空標識
群32aを、第2の撮像機1bが第2の対空標識群32
bをそれぞれ撮像することにより観測衛星6の熱変形等
に起因する撮像機の視野方向誤差を補正できる。
Embodiment 8. FIG. 12 is a diagram showing an example of an anti-aircraft sign according to Embodiment 8 of the present invention, in which 1a is a first imager, 1b is a second imager, 6 is an observation satellite, and 31a is a first anti-aircraft. Signs, 31b is a second air sign, 31c is a third air sign, 31d is a fourth air sign, 31e is a fifth air sign, 32a is a first air sign group, and 32b is a second air sign. All the anti-aircraft signs 31 are a group, and the position coordinates measured by the navigation satellite are already recorded in the earth shape database. The anti-aircraft sign 31 is a circle or a straight line that is several times larger than the surface resolution of the image pickup device 1,
The center position can be identified by looking at the captured image with the geometrical shape drawn with diagonal lines. Furthermore, the anti-aircraft sign group 32
Is a geometrical shape in which a plurality of the anti-aircraft markers 31 are arranged,
In the example of FIG. 12, with the first anti-aircraft sign 31a as a reference, the second anti-aircraft sign 31b and the third anti-aircraft sign 31c are arranged in the satellite traveling direction and the orthogonal direction, and the second anti-aircraft sign 31b and the third anti-aircraft sign 31b are arranged. The distance of the anti-aircraft sign 31c is set to be slightly smaller than the range of the image acquired by the image pickup device 1. Similarly, the fourth anti-aircraft sign 31d and the fifth anti-aircraft sign 31e are aligned in the satellite traveling direction, and the second anti-aircraft sign 31b and the third anti-aircraft sign 31 are arranged.
The distance c is also set to be slightly smaller than the range of the image acquired by the image pickup device 1. By looking at the image taken so that the first anti-aircraft sign 31a appears in the center, the position coordinates of each anti-aircraft sign are known, so that the angle of the line-of-sight direction of the satellite can be corrected. Further, FIG. 11 shows an example in which a plurality of image pickup devices pointing in different directions are fixed on the same observation satellite 6, but the first image pickup device 1a sets the first anti-aircraft sign group 32a at the same image pickup timing. The second image pickup device 1b is the second anti-aircraft sign group 32.
By imaging each of b, it is possible to correct the view direction error of the imaging device due to the thermal deformation of the observation satellite 6 or the like.

【0064】次に図13を用いて視線方向の角度を補正
する方法を説明する。図13はラインセンサ方式の撮像
機で取得した画像データに対空標識31が撮像されてい
る模式図であり、画像データが実施形態6による構成に
よる場合の例である。図において22は画像データ、2
3は画像ヘッダ、25はラインヘッダ、31aは第1の
対空標識、31bは第2の対空標識、31cは第3の対
空標識である。観測衛星が第1の対空標識31aを撮像
する時刻を衛星位置データと視線方向の角度データから
求めた計算結果をT1とすると、画像データ22におけ
る対応時刻は画像ヘッダ23とラインヘッダ25の組合
せで対応がつき、図13の例ではT1=t13の位置に
第1の対空標識31aが写っているはずなのに、実際撮
像された時刻はt9なので、角度データに記録された値
には誤差があり、実際には角度データの値よりも衛星進
行方向に傾斜していたことがわかる。また傾斜量も画像
の対地換算距離から換算できるので、対空標識を用いて
視線方向の角度を地上で校正できることになる。更にラ
インセンサが衛星進行方向に対して直行して設定されて
いれば、第1の対空標識31aと第2の対空標識31b
及び第3の対空標識31cは同一タイミングで撮像され
るはずなのに、図11の例ではそれぞれ撮像された時刻
が異なる。このずれ量は画像の対地換算距離を使ってラ
インセンサの傾斜角に換算できるので、対空標識を用い
て視線方向の角度を地上で校正できることになる。
Next, a method of correcting the angle in the line-of-sight direction will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a schematic diagram in which the anti-aircraft sign 31 is imaged in the image data acquired by the image sensor of the line sensor system, and is an example when the image data has the configuration according to the sixth embodiment. In the figure, 22 is image data, 2
3 is an image header, 25 is a line header, 31a is a first anti-aircraft sign, 31b is a second anti-aircraft sign, and 31c is a third anti-aircraft sign. When the calculation result obtained from the satellite position data and the angle data in the line-of-sight direction is T1 as the time when the observation satellite images the first anti-aircraft sign 31a, the corresponding time in the image data 22 is a combination of the image header 23 and the line header 25. Corresponding, and in the example of FIG. 13, the first anti-aircraft sign 31a should be imaged at the position of T1 = t13, but since the time of actual imaging is t9, there is an error in the value recorded in the angle data, In fact, it can be seen that the angle was tilted in the satellite traveling direction rather than the value of the angle data. In addition, since the amount of inclination can be converted from the ground-converted distance of the image, the angle of the line-of-sight direction can be calibrated on the ground using the anti-aircraft sign. Further, if the line sensor is set orthogonally to the satellite traveling direction, the first anti-aircraft sign 31a and the second anti-aircraft sign 31b.
Although the third anti-aircraft sign 31c should be imaged at the same timing, the imaged times are different in the example of FIG. Since this shift amount can be converted into the inclination angle of the line sensor by using the ground conversion distance of the image, the angle in the line-of-sight direction can be calibrated on the ground using the anti-aircraft sign.

【0065】実施の形態9.図14はこの発明の実施の
形態9を示す構成図であり、図において1は地球表面を
指向する撮像機、2は時計、3は航法衛星信号受信機、
4aは航法衛星の信号を受信する第1のアンテナ、4b
は第2のアンテナ、4cは第3のアンテナ5は信号処理
回路、6は上記撮像機1で地球表面をくまなく撮像可能
な軌道を飛行する観測衛星、7は画像データ及び観測衛
星の位置データと角度データを時刻情報と共に記録する
データベース、10は地上局、11は航法衛星、12は
地球、40は計算機である。図において航法衛星信号受
信機3は時計2の発生するタイミング信号に応じて第1
のアンテナ4a、第2のアンテナ4b、第3のアンテナ
4cによりそれぞれその時刻の衛星の位置情報を航法衛
星11から受信して計算機40に送信する。上記計算機
40は航法衛星信号受信機3から受信した3点の位置座
標に基づき3点の存在する平面の法線方向ベクトルを求
めて角度データを生成し、信号処理回路5に送信する。
信号処理回路5では受信した時計2から受信した時刻情
報、撮像機1から受信した画像データ及び計算機40か
ら受信した位置データに識別情報等の付帯情報を付加し
た後に地上に伝送可能なフォーマットに処理し、図示さ
れていない送信機を介して地上局10に伝送する。その
他の動作は実施形態1と同様である。
Ninth Embodiment FIG. 14 is a block diagram showing a ninth embodiment of the present invention, in which 1 is an image pickup device which points the surface of the earth, 2 is a clock, 3 is a navigation satellite signal receiver,
4a is a first antenna for receiving navigation satellite signals, and 4b
Is a second antenna, 4c is a third antenna, 5 is a signal processing circuit, 6 is an observation satellite that flies in an orbit capable of capturing an image of the earth surface with the image pickup device 1, 7 is image data and position data of the observation satellite. And a database for recording angle data together with time information, 10 is a ground station, 11 is a navigation satellite, 12 is the earth, and 40 is a computer. In the figure, the navigation satellite signal receiver 3 displays the first signal according to the timing signal generated by the clock 2.
The antenna 4a, the second antenna 4b, and the third antenna 4c receive the position information of the satellite at that time from the navigation satellite 11 and transmit it to the computer 40. The computer 40 obtains angle vector data based on the position coordinates of the three points received from the navigation satellite signal receiver 3 to obtain the normal direction vector of the plane where the three points exist, and transmits the angle data to the signal processing circuit 5.
The signal processing circuit 5 adds incidental information such as identification information to the time information received from the clock 2, the image data received from the image pickup device 1 and the position data received from the computer 40, and then processed into a format that can be transmitted to the ground. Then, the data is transmitted to the ground station 10 via a transmitter (not shown). Other operations are similar to those of the first embodiment.

【0066】[0066]

【発明の効果】第1の発明によれば、宇宙から見た地球
表面画像データを利用することにより地上に測定機を設
置しなくても測定可能なので、地球表面全域を3次元情
報として定量化できるという効果がある。また人間活動
の及ばない地域のデータも計測可能という効果がある。
また一式の設備を構築すればその他の地上設備が必要な
いので低コストで膨大なデータを取得できるという効果
がある。
According to the first aspect of the present invention, by utilizing the image data of the surface of the earth as seen from space, it is possible to measure without installing a measuring instrument on the ground, so that the entire surface of the earth is quantified as three-dimensional information. The effect is that you can do it. It also has the effect of being able to measure data in areas where human activity does not reach.
In addition, if one set of equipment is built, there is no need for other ground equipment, so there is an effect that a huge amount of data can be acquired at low cost.

【0067】また複数の観測衛星の軌道上の位置を測定
し、かつ観測衛星の指向角度方向を位置データから算出
することにより、画像を取得した際の観測衛星の位置と
角度が決定できるので、対空標識等の基準点がなくても
地表面の絶対座標が計測できるという効果がある。また
角度検出機がなくても空中三角測量が可能になるという
効果がある。
By measuring the orbital positions of a plurality of observation satellites and calculating the pointing angle direction of the observation satellites from the position data, the position and angle of the observation satellites when the image is acquired can be determined. There is an effect that the absolute coordinates of the ground surface can be measured without a reference point such as an anti-aircraft sign. Further, there is an effect that aerial triangulation can be performed without an angle detector.

【0068】また重力効果を含まない幾何学的な測定方
式なので重力の偏りに影響されず測定可能という効果が
ある。また搭載する撮像機で地球表面をくまなく撮像可
能な軌道を飛行する観測衛星を実現可能で、かつ小規模
な起伏に対応した高分解能測定ができるという効果があ
る。
Further, since it is a geometrical measurement method that does not include the gravity effect, there is an effect that the measurement can be performed without being influenced by the bias of gravity. In addition, it is possible to realize an observation satellite that flies in an orbit capable of capturing an image of the entire surface of the earth with an on-board imager, and it is possible to perform high-resolution measurement that corresponds to small undulations.

【0069】また周波数安定度が高く相互調整された原
子時計を用いて時刻管理するので時間と場所によらず共
通の時刻基準で計測可能という効果がある。また地球自
転を時刻基準としないので時刻絶対精度が高く、時刻精
度に起因する誤差が少ない高精度計測ができるという効
果がある。
Further, since the time is managed by using the atomic clocks having high frequency stability and mutually adjusted, there is an effect that it is possible to measure with a common time reference regardless of time and place. Further, since the earth's rotation is not used as the time reference, there is an effect that the time absolute accuracy is high, and high-accuracy measurement with few errors due to the time accuracy can be performed.

【0070】また航法衛星を運用している単一の座標系
により地球表面位置座標を計測できるので、各国地図を
統一座標系上で作成可能となるという効果がある。また
各国地図を数十m程度の精度で位置合わせできるという
効果がある。
Moreover, since the earth surface position coordinates can be measured by a single coordinate system operating a navigation satellite, there is an effect that maps of each country can be created on the unified coordinate system. Moreover, there is an effect that the maps of each country can be aligned with an accuracy of about several tens of meters.

【0071】また原子時計の採用、航法衛星の利用によ
り時刻、位置の測定精度を向上しているので、地球規模
に対して十分高い精度で計測可能という効果がある。
Since the accuracy of time and position measurement is improved by adopting an atomic clock and using a navigation satellite, there is an effect that measurement can be performed with sufficiently high accuracy on a global scale.

【0072】また第2の発明によれば、限られた衛星寿
命の期間内で取得できるデータ量が増加するという効果
がある。またデータベースに記録される衛星位置データ
と視線角度データ及び付帯情報の大部分を第1の撮像機
と第2の撮像機で共用できるので、データ量を削減でき
るという効果がある。また標高抽出する際に誤差要因と
なる衛星位置誤差や、位置データから算出した角度デー
タの誤差が相互で同等となり相殺されるため解析精度が
向上するという効果がある。また実施形態1と同様の効
果があることは言うまでもない。
Further, according to the second invention, there is an effect that the amount of data that can be acquired within a limited satellite lifetime increases. Further, most of the satellite position data, the line-of-sight angle data, and the incidental information recorded in the database can be shared by the first image pickup device and the second image pickup device, so that the data amount can be reduced. In addition, the satellite position error, which is an error factor when extracting the altitude, and the error of the angle data calculated from the position data are equal to each other and offset, which improves the analysis accuracy. Further, it goes without saying that the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

【0073】また第3の発明によれば、地上観測対象を
選択可能となるので、雲に覆われ易くて画像データを取
得しにくい場所のデータを限られた衛星寿命の期間内で
取得しやすいという効果がある。また近接領域内で標高
差が激しく標高抽出誤差が大きい場所は選択的に多くの
データを取得して標高抽出精度を向上できるという効果
がある。また複雑な地形的特徴を持つ場所において3方
向以上の複数方向から撮像した画像を取得することによ
り、各画像の対応点を見つけ易くなるので画像整合誤差
による標高抽出誤差を減少できるという効果がある。ま
た特定の方向から見ると高い山の陰になるような地形が
あっても、別の方向からの立体視データによりデータを
補間できるのでデータの信憑性が高くなるという効果が
ある。また第1の発明と同様の効果があることは言うま
でもない。
Further, according to the third aspect of the present invention, since it is possible to select the ground observation target, it is easy to acquire the data of the place where it is easy to be covered with clouds and where it is difficult to acquire the image data within the limited satellite life period. There is an effect. In addition, there is an effect that the altitude extraction accuracy can be improved by selectively acquiring a large amount of data in a place where the altitude difference is large and the altitude extraction error is large in the proximity region. Further, by obtaining images taken from a plurality of directions, which are three or more directions, in a place having a complicated topographical feature, it becomes easier to find corresponding points of each image, and thus there is an effect that an elevation extraction error due to an image alignment error can be reduced. . Further, even if there is a terrain that is behind a high mountain when viewed from a specific direction, the data can be interpolated by the stereoscopic data from another direction, which has the effect of increasing the reliability of the data. It goes without saying that the same effect as the first invention is obtained.

【0074】また第4の発明によれば、観測衛星の指向
角度を変更することにより撮像機で観測する地上観測対
象を選択可能となるので、第3の発明と同様に画像デー
タを取得しにくい場所のデータを限られた衛星寿命の期
間内で取得しやすいという効果がある。更に実施形態3
では視野方向変更機により操作した視野角度を別途角度
検出器で測定して、航法衛星による位置データから算出
した角度データを補正する必要があるため、データ処理
が煩雑で角度誤差が大きくなりやすいという課題がある
が、この発明によれば3箇所のアンテナで取得した位置
データは撮像機の視線方向と相対関係が確定するため、
簡単なデータ処理で精度のよい測定が可能になるという
効果がある。また第3の発明と同様の効果があることは
言うまでもない。
According to the fourth aspect of the invention, the ground observation target to be observed by the image pickup device can be selected by changing the directivity angle of the observation satellite, so that it is difficult to acquire image data as in the third aspect of the invention. There is an effect that it is easy to acquire location data within a limited satellite lifetime. Furthermore, the third embodiment
Since it is necessary to measure the viewing angle operated by the viewing direction changer with a separate angle detector and correct the angle data calculated from the position data from the navigation satellite, the data processing is complicated and the angle error tends to be large. Although there is a problem, according to the present invention, the positional data acquired by the three antennas has a relative relationship with the line-of-sight direction of the image pickup device,
This has the effect of enabling accurate measurement with simple data processing. Further, it goes without saying that the same effect as the third invention is obtained.

【0075】また第5の発明によれば、マイクロ波を用
いたイメージングレーダは画像を雲に遮られる光学的撮
像機と異なり雲を透過して画像データ取得できるので、
熱帯地方や赤道付近の画像データを確実に取得できると
いう効果がある。また光学的撮像機では太陽反射光の少
ない高緯度地方や極地方では画像が暗過ぎて解析に使用
できないのに対してマイクロ波を用いたイメージングレ
ーダは太陽光照射のない地域の画像取得が可能なため、
地球楕円形状を特徴的に示す極地方の地形データを効果
的に取得できるという効果がある。
According to the fifth aspect of the invention, since the imaging radar using microwaves can transmit image data through clouds unlike an optical imager in which images are blocked by clouds,
This has the effect of reliably acquiring image data in the tropics and near the equator. Moreover, in the high latitude region and polar regions where the reflected light of the sun is small with an optical imager, the image is too dark to be used for analysis, whereas the imaging radar using microwaves can acquire the image of the region without sunlight irradiation. For,
There is an effect that it is possible to effectively obtain topographical data in the polar regions that characteristically represent the elliptical shape of the earth.

【0076】また第6の発明によれば、海や砂漠等広範
囲に渡り特徴物がなく平坦な地域の形状を観測できると
いう効果がある。また陸域において広範囲の平均的標高
を把握できるので地球概略形状を把握するのに役立つと
いう効果がある。また海洋のような平坦な地形の場合は
高度計で照射するビームを広くして平均的高度を測定す
れば十分なので、測定対象を限定することにより従来の
高度計が使用可能になるという効果がある。
According to the sixth aspect of the invention, there is an effect that it is possible to observe the shape of a flat area over a wide area such as the sea or the desert without any characteristic. In addition, since the average elevation over a wide area can be grasped in the land area, it is useful for grasping the rough shape of the earth. Further, in the case of flat terrain such as the ocean, it is sufficient to broaden the beam emitted by the altimeter to measure the average altitude, so limiting the measurement target has the effect that the conventional altimeter can be used.

【0077】また第7の発明によれば、画像の撮像時刻
を正確に把握できるので位置精度高く計測できるという
効果がある。また画像データに全撮像タイミングの時刻
歴を添付しているので、各撮像時刻における衛生位置と
視線方向情報を利用して衛星の揺れや姿勢変動を補正で
きるという効果がある。また周波数安定度の高く相互調
整された原子時計を用いて時刻管理するので時間と場所
によらず共通の時刻基準で計測可能になるという効果が
ある。
According to the seventh aspect of the invention, the time at which the image is picked up can be grasped accurately, so that the position can be measured with high accuracy. Further, since the time history of all the image pickup timings is attached to the image data, there is an effect that it is possible to correct the sway and attitude change of the satellite by utilizing the hygienic position and the line-of-sight direction information at each image pickup time. In addition, since the time is managed by using the atomic clocks with high frequency stability and mutually adjusted, there is an effect that it is possible to measure with a common time reference regardless of time and place.

【0078】また第8の発明によれば、画像内の位置座
標既知の点として位置、角度を地上で校正できるので地
球規模に対して十分高い精度の計測が可能となるという
効果がある。また画像データに撮像タイミングの時刻歴
を添付しており、撮像時刻における衛星位置と視線方向
情報を校正できるので、撮像機の指向誤差や衛星姿勢変
動を補正できるという効果がある。また対空標識の増加
に伴いデータベースの地上校正点が増加するので、デー
タベースに従来蓄積された画像データを再利用して、従
来以上の高精度でデータを更新できるという効果があ
る。
According to the eighth aspect of the invention, since the position and angle can be calibrated on the ground as a point whose position coordinates are known in the image, there is an effect that the measurement can be performed with sufficiently high accuracy on a global scale. Further, since the time history of the image pickup timing is attached to the image data and the satellite position and line-of-sight direction information at the image pickup time can be calibrated, there is an effect that the pointing error of the image pickup device and the satellite attitude variation can be corrected. Further, since the number of ground calibration points in the database increases with the increase in the number of anti-aircraft signs, there is an effect that the image data conventionally stored in the database can be reused and the data can be updated with higher accuracy than ever.

【0079】また第9の発明によれば、観測衛星の軌道
上で角度データを算出するので、信号処理回路を介して
データを地上送信する段階で時刻情報、画像データ、位
置情報、角度情報が全て揃うため、地上処理設備が簡略
でも立体視処理等の解析処理が可能になるという効果が
ある。更に地上処理設備が簡略でよいので地上処理設備
を低コストで多くの場所に短期に設定可能になるという
効果がある。
According to the ninth invention, since the angle data is calculated on the orbit of the observation satellite, the time information, the image data, the position information and the angle information are transmitted at the stage of transmitting the data on the ground via the signal processing circuit. Since all of them are prepared, there is an effect that analysis processing such as stereoscopic processing can be performed even if the ground processing equipment is simple. Further, since the ground processing equipment can be simple, there is an effect that the ground processing equipment can be set up in many places at low cost in a short time.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 この発明による地球形状計測装置の実施の形
態1を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of an earth shape measuring apparatus according to the present invention.

【図2】 この発明の実施の形態1における衛星軌道の
模式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram of a satellite orbit according to the first embodiment of the present invention.

【図3】 この発明による地球形状計測装置の立体視の
視差に基づく標高抽出の原理を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing the principle of elevation extraction based on the stereoscopic parallax of the earth shape measuring apparatus according to the present invention.

【図4】 この発明による地球形状計測装置のデータベ
ースの構成を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a database of the earth shape measuring apparatus according to the present invention.

【図5】 この発明による地球形状計測装置の観測衛星
の絶対位置座標を精度よく決定する方法例を示す図であ
る。
FIG. 5 is a diagram showing an example of a method for accurately determining absolute position coordinates of an observation satellite of the earth shape measuring apparatus according to the present invention.

【図6】 この発明による地球形状計測装置の実施の形
態2を示す構成図である。
FIG. 6 is a configuration diagram showing a second embodiment of the earth shape measuring apparatus according to the present invention.

【図7】 この発明による地球形状計測装置の実施の形
態3を示す構成図である。
FIG. 7 is a configuration diagram showing a third embodiment of the earth shape measuring apparatus according to the present invention.

【図8】 この発明による地球形状計測装置の実施の形
態4を示す構成図である。
FIG. 8 is a configuration diagram showing a fourth embodiment of the earth shape measuring apparatus according to the present invention.

【図9】 この発明による地球形状計測装置の実施の形
態5を示す構成図である。
FIG. 9 is a configuration diagram showing a fifth embodiment of the earth shape measuring apparatus according to the present invention.

【図10】 この発明による地球形状計測装置の実施の
形態6を示す構成図である。
FIG. 10 is a configuration diagram showing a sixth embodiment of the earth shape measuring apparatus according to the present invention.

【図11】 この発明による地球形状計測装置の実施の
形態7を示す構成図である。
FIG. 11 is a configuration diagram showing a seventh embodiment of the earth shape measuring apparatus according to the present invention.

【図12】 この発明による地球形状計測装置の実施の
形態8による対空標識の例を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing an example of an anti-aircraft sign according to an eighth embodiment of the earth shape measuring apparatus according to the present invention.

【図13】 この発明による地球形状計測装置の実施の
形態8によって視線方向の角度を補正する方法を説明す
る図である。
FIG. 13 is a diagram illustrating a method of correcting the angle in the line-of-sight direction according to the eighth embodiment of the earth shape measuring apparatus according to the present invention.

【図14】 この発明による地球形状計測装置の実施の
形態9を示す構成図である。
FIG. 14 is a configuration diagram showing a ninth embodiment of the earth shape measuring apparatus according to the present invention.

【図15】 従来の地球形状計測装置を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing a conventional earth shape measuring apparatus.

【図16】 従来の地球形状計測装置の1例である衛星
三角測量装置を示す図である。
FIG. 16 is a diagram showing a satellite triangulation device which is an example of a conventional earth shape measuring device.

【図17】 従来の地球形状計測装置の1例である衛星
三角測量の原理図である。
FIG. 17 is a principle diagram of satellite triangulation, which is an example of a conventional earth shape measuring apparatus.

【図18】 従来の地球形状計測装置の別の例である空
中三角測量装置を示す図である。
FIG. 18 is a diagram showing an aerial triangulation device which is another example of the conventional earth shape measuring device.

【図19】 従来の地球形状計測装置の別の例を示す図
である。
FIG. 19 is a diagram showing another example of a conventional earth shape measuring apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 撮像機、2 時計、3 航法衛星信号受信機、4
アンテナ、5 信号処理回路、6 観測衛星、7 デー
タベース、8 イメージングレーダ、9 高度計、10
地上局、11 航法衛星、12 地球、13 回転楕
円体、22 画像データ、23 画像ヘッダ、24 画
像データブロック、25 ラインヘッダ、26 位置デ
ータブロック、28 ヘッダ、29 角度データブロッ
ク、31対空標識、32 対空標識群、34 測地衛
星。
1 imager, 2 clock, 3 navigation satellite signal receiver, 4
Antenna, 5 signal processing circuits, 6 observation satellites, 7 database, 8 imaging radar, 9 altimeter, 10
Ground station, 11 navigation satellites, 12 earth, 13 spheroid, 22 image data, 23 image header, 24 image data block, 25 line header, 26 position data block, 28 header, 29 angle data block, 31 anti-aircraft sign, 32 Anti-aircraft sign group, 34 geodesic satellites.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01C 11/00 G01C 15/00 101 G01C 15/00 102 G01C 15/00 104 G01S 5/02 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01C 11/00 G01C 15/00 101 G01C 15/00 102 G01C 15/00 104 G01S 5/02

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 地球表面を指向する撮像機、上記撮像機
が撮像を実施する時刻を計ってタイミング信号を生成す
る時計、上記撮像機で取得した画像信号と上記時計が発
生したタイミング信号発生時刻を対応づけて地上にデー
タ伝送可能な形態に処理をする信号処理回路、上記時計
の発生するタイミング信号に応じて航法衛星の位置情報
を受信するアンテナ、上記アンテナで受信した信号を上
記信号処理回路に時刻情報と共にデータ送信する航法衛
星信号受信機を具備し、かつ上記撮像機で地球表面を撮
像可能な軌道を飛行する観測衛星、上記撮像機で取得し
た画像データと上記航法衛星信号受信機で取得した位置
データを上記時計がタイミング信号を発生した時刻情報
と共に記録し、地球表面の位置座標と共に記録するデー
タベース、及び電波伝搬時間を利用して距離を測定する
ための電波を発生する軌道上位置が既知の複数の航法衛
星とにより構成される地球形状計測装置において、上記
撮像機の視線方向と鉛直方向とが成す角度が互いに異な
る複数の観測衛星を有し、かつ上記アンテナとしてそれ
ぞれの観測衛星上の異なる位置に固定された3個以上の
アンテナを具備することを特徴とする地球形状計測装
置。
1. An image pickup device for directing the surface of the earth, a clock for generating a timing signal by measuring the time when the image pickup device carries out an image pickup, an image signal obtained by the image pickup device and a timing signal generation time when the clock is generated. Signal processing circuit that processes data into a form that can be transmitted to the ground by associating with , and position information of the navigation satellite according to the timing signal generated by the clock
An antenna for receiving a signal, a navigation satellite signal receiver for transmitting the signal received by the antenna together with time information to the signal processing circuit, and an observation satellite flying in an orbit capable of imaging the surface of the earth with the imager, The database that records the image data acquired by the image pickup device and the position data acquired by the navigation satellite signal receiver together with the time information when the clock generated the timing signal, and the position coordinates of the earth surface, and the radio wave propagation time. In an earth shape measuring device composed of a plurality of navigation satellites whose orbital positions are known to generate radio waves for measuring distances by utilizing, the angles formed by the line-of-sight direction and the vertical direction of the image pickup device are different from each other. It has multiple observation satellites and has three or more antennas fixed as different antennas on each observation satellite. Earth shape measuring apparatus, characterized in that.
【請求項2】 地球表面を指向する撮像機、上記撮像機
が撮像を実施する時刻を計ってタイミング信号を生成す
る時計、上記撮像機で取得した画像信号と上記時計が発
生したタイミング信号発生時刻を対応づけて地上にデー
タ伝送可能な形態に処理をする信号処理回路、上記時計
の発生するタイミング信号に応じて航法衛星の位置情報
を受信するアンテナ、上記アンテナで受信した信号を上
記信号処理回路に時刻情報と共にデータ送信する航法衛
星信号受信機を具備し、かつ上記撮像機で地球表面を撮
像可能な軌道を飛行する観測衛星、上記撮像機で取得し
た画像データと上記航法衛星信号受信機で取得した位置
データを上記時計がタイミング信号を発生した時刻情報
と共に記録し、地球表面の位置座標と共に記録するデー
タベース、及び電波伝搬時間を利用して距離を測定する
ための電波を発生する軌道上位置が既知の複数の航法衛
星とにより構成される地球形状計測装置において、上記
撮像機として視線方向と鉛直方向とが成す角度が互いに
異なる複数の撮像機を1台の観測衛星に具備し、かつ上
記アンテナとして観測衛星上の異なる位置に固定された
3個以上のアンテナを具備することを特徴とする地球形
状計測装置。
2. An image pickup device directed to the surface of the earth, a timepiece that generates a timing signal by measuring the time when the image pickup device performs image pickup, an image signal obtained by the image pickup device and a timing signal generation time when the clock is generated. Signal processing circuit that processes data into a form that can be transmitted to the ground by associating with , and position information of the navigation satellite according to the timing signal generated by the clock
An antenna for receiving a signal, a navigation satellite signal receiver for transmitting the signal received by the antenna together with time information to the signal processing circuit, and an observation satellite flying in an orbit capable of imaging the surface of the earth with the imager, The database that records the image data acquired by the image pickup device and the position data acquired by the navigation satellite signal receiver together with the time information when the clock generated the timing signal, and the position coordinates of the earth surface, and the radio wave propagation time. In an earth shape measuring device composed of a plurality of navigation satellites whose orbital positions are known to generate radio waves for measuring distances using the earth shape measuring device, the angles formed by the line-of-sight direction and the vertical direction are different from each other as the imaging device. Three or more antennas equipped with multiple imagers on one observation satellite and fixed as different antennas at different positions on the observation satellite. Earth shape measuring apparatus characterized by comprising a.
【請求項3】 地球表面を指向する撮像機、上記撮像機
が撮像を実施する時刻を計ってタイミング信号を生成す
る時計、上記撮像機で取得した画像信号と上記時計が発
生したタイミング信号発生時刻を対応づけて地上にデー
タ伝送可能な形態に処理をする信号処理回路、上記時計
の発生するタイミング信号に応じて航法衛星の位置情報
を受信するアンテナ、上記アンテナで受信した信号を上
記信号処理回路に時刻情報と共にデータ送信する航法衛
星信号受信機を具備し、かつ上記撮像機で地球表面を撮
像可能な軌道を飛行する観測衛星、上記撮像機で取得し
た画像データと上記航法衛星信号受信機で取得した位置
データを上記時計がタイミング信号を発生した時刻情報
と共に記録し、地球表面の位置座標と共に記録するデー
タベース、及び電波伝搬時間を利用して距離を測定する
ための電波を発生する軌道上位置が既知の複数の航法衛
星とにより構成される地球形状計測装置において、上記
撮像機を回動して撮像機の視線方向と鉛直方向との成す
角度を変更する視線方向変更機を具備し、かつ上記アン
テナとして観測衛星上の異なる位置に固定された3個以
上のアンテナを具備することを特徴とする地球形状計測
装置。
3. An image pickup device directed to the surface of the earth, a timepiece that generates a timing signal by measuring the time when the image pickup device carries out an image pickup, an image signal obtained by the image pickup device and a timing signal generation time when the clock is generated. Signal processing circuit that processes data into a form that can be transmitted to the ground by associating with , and position information of the navigation satellite according to the timing signal generated by the clock
An antenna for receiving a signal, a navigation satellite signal receiver for transmitting the signal received by the antenna together with time information to the signal processing circuit, and an observation satellite flying in an orbit capable of imaging the surface of the earth with the imager, The database that records the image data acquired by the image pickup device and the position data acquired by the navigation satellite signal receiver together with the time information when the clock generated the timing signal, and the position coordinates of the earth surface, and the radio wave propagation time. In an earth shape measuring device composed of a plurality of navigation satellites whose orbital positions are known to generate radio waves for measuring distances using the earth shape measuring device, by rotating the image pickup device, the line-of-sight direction and the vertical direction of the image pickup device. Is equipped with a line-of-sight direction changing device for changing the angle formed by, and as the above-mentioned antenna, three or more antennas fixed at different positions on the observation satellite are provided. Earth shape measuring apparatus, characterized by.
【請求項4】 地球表面を指向する撮像機、上記撮像機
が撮像を実施する時刻を計ってタイミング信号を生成す
る時計、上記撮像機で取得した画像信号と上記時計が発
生したタイミング信号発生時刻を対応づけて地上にデー
タ伝送可能な形態に処理をする信号処理回路、上記時計
の発生するタイミング信号に応じて航法衛星の位置情報
を受信するアンテナ、上記アンテナで受信した信号を上
記信号処理回路に時刻情報と共にデータ送信する航法衛
星信号受信機を具備し、かつ上記撮像機で地球表面を撮
像可能な軌道を飛行する観測衛星、上記撮像機で取得し
た画像データと上記航法衛星信号受信機で取得した位置
データを上記時計がタイミング信号を発生した時刻情報
と共に記録し、地球表面の位置座標と共に記録するデー
タベース、及び電波伝搬時間を利用して距離を測定する
ための電波を発生する軌道上位置が既知の複数の航法衛
星とにより構成される地球形状計測装置において、上記
観測衛星の地球指向面の法線方向と鉛直方向との成す角
度を変更する姿勢変更機を具備し、かつ上記アンテナと
して上記観測衛星上の異なる位置にそれぞれ固定された
3個以上のアンテナを具備することを特徴とする地球形
状計測装置。
4. An image pickup device directed to the surface of the earth, a timepiece which generates a timing signal by measuring the time when the image pickup device carries out an image pickup, an image signal obtained by the image pickup device and a timing signal generation time when the clock is generated. Signal processing circuit that processes data into a form that can be transmitted to the ground by associating with , and position information of the navigation satellite according to the timing signal generated by the clock
An antenna for receiving a signal, a navigation satellite signal receiver for transmitting the signal received by the antenna together with time information to the signal processing circuit, and an observation satellite flying in an orbit capable of imaging the surface of the earth with the imager, The database that records the image data acquired by the image pickup device and the position data acquired by the navigation satellite signal receiver together with the time information when the clock generated the timing signal, and the position coordinates of the earth surface, and the radio wave propagation time. In an earth shape measuring device composed of a plurality of navigation satellites whose orbital positions that generate radio waves for measuring distances by utilizing the earth shape measuring device, Three or more antennas that are equipped with attitude changers that change the angle formed and that are fixed as different antennas at different positions on the observation satellite. Earth shape measuring apparatus characterized by comprising a.
【請求項5】 地球形状計測装置において撮像機として
イメージングレーダを用いたことを特徴とする請求項1
〜4いずれか記載の地球形状計測装置。
5. The earth shape measuring apparatus uses an imaging radar as an image pickup device.
The earth shape measuring device according to any one of to 4.
【請求項6】 地球形状計測装置において地球表面に向
けて信号を発射して反射信号が到達するまでの伝搬時間
を用いて地表までの高度を計測する高度計を具備するこ
とを特徴とする請求項1〜4いずれか記載の地球形状計
測装置。
6. The earth shape measuring apparatus further comprises an altimeter for emitting a signal toward the surface of the earth and measuring the altitude to the surface of the earth using the propagation time until the reflected signal arrives. The earth shape measuring device according to any one of 1 to 4.
【請求項7】 地球形状計測装置において信号処理部に
おいて全ての撮像タイミングの時刻を画像データに付加
してデータベースに記録することを特徴とする請求項1
〜4いずれか記載の地球形状計測装置。
7. The earth shape measuring apparatus according to claim 1, wherein the signal processing unit adds the times of all the image pickup timings to the image data and records it in the database.
The earth shape measuring device according to any one of to 4.
【請求項8】 地球形状計測装置において地球表面上位
置座標を航法衛星により測定済みの場所に設定した対空
標識と、上記対空標識の設定場所の位置座標を記録した
データベースを具備することを特徴とする請求項1〜4
いずれか記載の地球形状計測装置。
8. The earth shape measuring device further comprises an anti-aircraft sign whose position coordinates on the surface of the earth are set to locations already measured by a navigation satellite, and a database which records the position coordinates of the location where the anti-aircraft sign is set. Claims 1-4
The earth shape measuring device according to any one.
【請求項9】 地球形状計測装置において、上記観測衛
星が計算機を具備し、かつ航法衛星信号受信機が3箇所
のアンテナから取得した3点の位置データを上記計算機
が解析して慣性空間における3点の相対位置座標に基づ
き撮像機の指向方向角度を算出し、角度データとして信
号処理部に送信することを特徴とする請求項1〜4いず
れか記載の地球形状計測装置。
9. In the earth shape measuring apparatus, the observation satellite comprises a computer, and the navigation satellite signal receiver analyzes the position data of three points acquired from three antennas by the computer to analyze the position data in the inertial space. The earth shape measuring apparatus according to claim 1, wherein the pointing angle of the image pickup device is calculated based on the relative position coordinates of the points, and is transmitted to the signal processing unit as angle data.
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